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　　基本概念 ：(根據(jù)我國(guó)的計(jì)量法，物理量單位采用國(guó)際單位制，即SI。為方便理解，這里列出一些常用量的換算。)

　　磁感應(yīng)強(qiáng)度B：

　　磁感應(yīng)強(qiáng)度B可以這樣定義，足夠小的電流元Idl(I為導(dǎo)線回路中的恒定電流，dl為導(dǎo)線回路中沿電流方向所取的矢量線元)在磁場(chǎng)中所受的力最大方向時(shí)，所受到的最大力dFmax與Idl的比值。B=dFmax/Idl

　　在SI中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B單位特[斯拉]T，1T=1N/A?m=1Wb/m2,1T=10000Gs(高斯)。

　　磁場(chǎng)強(qiáng)度H：

　　磁場(chǎng)強(qiáng)度H與電場(chǎng)中的電位移矢量D相似。

　　真空中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0，由于引入磁介質(zhì)而產(chǎn)生附加磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B’，則磁介質(zhì)總的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是B0和B’的矢量和，即B=B0+B’。B與B0的大小比稱相對(duì)磁導(dǎo)率 μr= B/B0 。不同的物質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的影響非常大，因此引出了一個(gè)輔助矢量——磁場(chǎng)強(qiáng)度H。磁介質(zhì)內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度H沿閉合路徑的環(huán)流等于閉合路徑包圍的所有傳導(dǎo)電流的代數(shù)和(存在磁介質(zhì)時(shí)的環(huán)路安培定理)。H=NI/ , 為到磁環(huán)有效磁路長(zhǎng)度。

　　B-H磁化曲線：

　　軟磁材料在交變磁場(chǎng)中，剛開(kāi)始O點(diǎn)隨著電流nI變大， B開(kāi)始緩慢變大，當(dāng)?shù)絘點(diǎn)時(shí)，B急劇變大，當(dāng)?shù)絙點(diǎn)，B增加變緩，當(dāng)?shù)絚點(diǎn)H再變大時(shí)，B幾乎不再變大，我們說(shuō)材料被磁化到了飽和。達(dá)到飽和之后，無(wú)論H怎樣增大，材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度也不再增大。此時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 稱為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，用Bs來(lái)表示。B-H關(guān)系畫(huà)成曲線，就是材料B-H磁化曲線。飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁性材料的一個(gè)重要指標(biāo)。

　　在SI中，磁場(chǎng)強(qiáng)度H單位是安[培]每米(A/m)。

　　磁導(dǎo)率μ：

　　在各向同性的均勻磁介質(zhì)中，B與H成正比關(guān)系：B=μH，μ稱為磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率 μ=B/H，磁導(dǎo)率實(shí)際上代表了磁性材料被磁化的容易程度。在磁化的不同階段，材料的磁導(dǎo)率也不同，磁導(dǎo)率在最高點(diǎn)稱為最大磁導(dǎo)率。在磁化起始點(diǎn)的磁導(dǎo)率稱為初始磁導(dǎo)率，簡(jiǎn)稱初導(dǎo)。磁導(dǎo)率是軟磁材料另一個(gè)非常重要指標(biāo)。

　　在SI單位制中,磁導(dǎo)率的單位亨[利]每米H/m，常 用T/(A/m)，T/(A/cm)，但一般用相對(duì)磁導(dǎo)率μr來(lái)表示。1(H/m)=T/(A/m)=100T/(A/cm)，在有些資料上用特/奧(斯特)(T/Oe)或高斯/奧(斯特)(Gs/Oe)，高斯與奧斯特都是以前的物理量。1A/m=4πe-3 Oe ，磁導(dǎo)率為1Gs/Oe 的磁介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率為1。相對(duì)磁導(dǎo)率μr是無(wú)量綱量。

　　(一)非晶、納米晶軟磁合金帶材

　　生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)介：

　　非晶態(tài)軟磁合金帶材是60年代問(wèn)世的一種高新技術(shù)材料，其制備工藝采用速度為每秒近一百萬(wàn)度的快速冷凝技術(shù)，將熔融合金鋼水急速冷卻成厚度約25-30微米的合金帶材，其微觀結(jié)構(gòu)完全不同于傳統(tǒng)的金屬合金材料。具有優(yōu)異的磁性能(電阻率高、損耗小);硬度高、韌性好，耐高溫耐腐蝕;機(jī)電耦合系數(shù)、熱傳導(dǎo)性好;是一種綠色、環(huán)保、高效、節(jié)能的功能材料。

　　單包、三包制帶工藝裝置示意：

　　非晶、納米晶材料技術(shù)簡(jiǎn)介

　　1非晶軟磁合金材料及其應(yīng)用

　　1.1非晶軟磁合金材料及其形成機(jī)理

　　我們根據(jù)原子排列方式把物質(zhì)劃分為晶體和非晶體兩類。物質(zhì)里面的原子排列是整齊有序的叫做晶體;物質(zhì)的原子排列是混亂的叫做非晶體。通常情況下，金屬及合金在從液體凝固成固體時(shí)，原子總是從液體的混亂排列轉(zhuǎn)變成整齊的排列，即成為晶體。但是，如果金屬或合金的凝固速度非常快(例如用每秒高達(dá)一百萬(wàn)度的冷卻速率將鐵-硼合金熔體凝固)，原子來(lái)不及整齊排列便被凍結(jié)住了，最終的原子排列方式類似于液體，是混亂的，這就是非晶合金(又稱為金屬玻璃)。 如下圖左為晶態(tài)結(jié)構(gòu)，右圖為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。

　　1.2非晶軟磁合金材料的種

　　1.2.1鐵基非晶合金

　　鐵基非晶合金：主要元素是鐵、硅、硼、碳、磷等。它們的特點(diǎn)是磁性強(qiáng)(飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)1.4-1.7T)、磁導(dǎo)率、激磁電流和鐵損等軟磁性能優(yōu)于硅鋼片，價(jià)格便宜，最適合替代硅鋼片，特別是鐵損低( 為取向硅鋼片的1/3-1/5)，代替硅鋼做配電變壓器可降低鐵損60-70%。鐵基非晶合金的帶材厚度為0.03毫米左右，廣泛應(yīng)用于中低頻變壓器的鐵心(一般在10千赫茲以下)，例如配電變壓器、中頻變壓器、大功率電感、電抗器等。

　　1.2.2鐵鎳基非晶合金

　　鐵鎳基非晶合金：主要由鐵、鎳、硅、硼、磷等組成，它們的磁性比較弱(飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度大約為1T以下)，價(jià)格較貴，但磁導(dǎo)率比較高，可以代替硅鋼片或者坡莫合金，用作高要求的中低頻變壓器鐵心，例如漏電開(kāi)關(guān)互感器。

　　1.2.3鈷基非晶合金

　　鈷基非晶合金：由鈷和硅、硼等組成，有時(shí)為了獲得某些特殊的性能還添加其它元素，由于含鈷，它們價(jià)格很貴，磁性較弱(飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度一般在1T以下)，但磁導(dǎo)率極高，一般用在要求嚴(yán)格的軍工電源、或高端民用電源中的變壓器、電感等，替代坡莫合金和鐵氧體。

　　1.2.4納米(超微晶)軟磁合金材料

　　鐵基納米晶合金由鐵、硅、硼和少量的銅、鉬、鈮等組成，其中銅和鈮是獲得納米晶結(jié)構(gòu)必不可少的元素。它們首先被制成非晶帶材，然后經(jīng)過(guò)適當(dāng)退火，形成微晶和非晶的混合組織。這種材料雖然便宜，但磁性能極好，某些領(lǐng)域幾乎能夠和非晶合金中最好的鈷基非晶合金相媲美，但是卻不含有昂貴的鈷，是工業(yè)和民用中高頻變壓器、互感器、電感的理想材料，也是坡莫合金和鐵氧體的換代產(chǎn)品。

　　2、特性參數(shù)：

　　2.1非晶納米晶軟磁合金材料與傳統(tǒng)軟磁合金材料磁性能比較：

　　材料名稱

 　　2.2圖1 非晶、納米晶軟磁合金材料與傳統(tǒng)軟磁材料B-H曲線比較：

　　2.3圖2非晶、納米晶軟磁合金材料與傳統(tǒng)軟磁材料使用頻率范圍比較：

　　2.4 磁芯損耗曲線：

　　3、非晶軟磁合金材料的優(yōu)點(diǎn)

　　3.1優(yōu)良的磁性

　　與傳統(tǒng)的金屬磁性材料相比，由于非晶合金原子排列無(wú)序，沒(méi)有晶體的各向異性，而且電阻率高，因此具有高的導(dǎo)磁率、低的損耗，是優(yōu)良的軟磁材料，代替硅鋼、坡莫合金和鐵氧體等作為變壓器鐵心、互感器、傳感器等，可以大大提高變壓器效率、縮小體積、減輕重量、降低能耗。非晶合金的磁性能實(shí)際上是迄今為止非晶合金最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　3.2高強(qiáng)韌性

　　明顯高于傳統(tǒng)的鋼鐵材料，可以作復(fù)合增強(qiáng)材料，如釣魚(yú)桿等。國(guó)外已經(jīng)把塊狀非晶合金應(yīng)用于高爾夫球擊球拍頭和微型齒輪。非晶合金絲材可能用在結(jié)構(gòu)零件中，起強(qiáng)化作用。另外，非晶合金具有優(yōu)良的耐磨性，再加上它們的磁性，可以制造各種磁頭。

　　3.3靈活的處理工藝

　　和其它磁性材料相比，非晶合金具有很寬的化學(xué)成分范圍，而且即使同一種材料，通過(guò)不同的后續(xù)處理能夠很容易地獲得所需要的磁性。所以非晶合金的磁性能是非常靈活的，選擇余地很大，為電力電子元器件的選材提供了方便。

　　3.4制造工藝簡(jiǎn)單，節(jié)能、環(huán)保

　　傳統(tǒng)的薄鋼板，從煉鋼、澆鑄、鋼錠開(kāi)坯、初軋、退火、熱軋、退火、酸洗、精軋、剪切到薄板成品，需要若干工藝環(huán)節(jié)、數(shù)十道工序。由于環(huán)節(jié)多，工藝繁雜，傳統(tǒng)的鋼鐵企業(yè)都是耗能大戶和污染大戶，有“水老虎”和“電老虎”之稱。而非晶合金的制造是在煉鋼之后直接噴帶，只需一步就制造出了薄帶成品，工藝大大簡(jiǎn)化，節(jié)約了大量寶貴的能源，同時(shí)無(wú)污染物排放，對(duì)環(huán)境保護(hù)非常有利。正是由于非晶合金制造過(guò)程節(jié)能，同時(shí)它的磁性能優(yōu)良，降低變壓器使用過(guò)程中的損耗，因此被稱為綠色材料和二十一世紀(jì)的材料。表1是非晶軟磁合金材料與其它常用軟磁材料性能的比較。