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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划软磁材料如何退磁软磁材料软磁材料软磁材料的定义：当磁化发生在Hc不大于1000A/m，这样的材料称为软磁体。典型的软磁材料，可以用最小的外磁场实现最大的磁化强度。目录软磁材料加工厂羰基铁。其特点是饱和磁化强度高，价格低廉，加工性能好；但其电阻率低、在交变磁场下涡流损耗大，只适于静态下使用，如制造电磁铁芯、极靴、继电器和扬声器磁导体、磁屏蔽罩等。铁硅系合金。含硅量%，一般制成薄板使用，俗称硅钢片。在纯铁中加入硅后，可消除磁性材料的磁性随使用时间而变化的现象。随着硅含量增加，热导率降低，
2、脆性增加，饱和磁化强度下降，但其电阻率和磁导率高，矫顽力和涡流损耗减小，从而可应用到交流领域，制造电机、变压器、继电器、互感器等的铁芯。铁铝系合金。含铝6%16%，具有较好的软磁性能，磁导率和电阻率高，硬度高、耐磨性好，但性脆，主要用于制造小型变压器、磁放大器、继电器等的铁芯和磁头、超声换能器等。铁硅铝系合金。在二元铁铝合金中加入硅获得。其硬度、饱和磁感应强度、磁导率和电阻率都较高。缺点是磁性能对成分起伏敏感，脆性大，加工性能差。主要用于音频和视频磁头。镍铁系合金。镍含量30%90%，又称坡莫合金，通过合金化元素配比和适当工艺，可控制磁性能，获得高导磁、恒导磁、矩磁等软磁材料。其塑性高，对应力
3、较敏感，可用作脉冲变压器材料、电感铁芯和功能磁性材料。铁钴系合金。钴含量27%50%。具有较高的饱和磁化强度，电阻率低。适于制造极靴、电机转子和定子、小型变压器铁芯等。软磁铁氧体。非金属亚铁磁性软磁材料。电阻率高，饱和磁化强度比金属低，价格低廉，广泛用作电感元件和变压器元件。非晶态软磁合金。一种无长程有序、无晶粒合金，又称金属玻璃，或称非晶金属。其磁导率和电阻率高，矫顽力小，对应力不敏感，不存在由晶体结构引起的磁晶各向异性，具有耐蚀和高强度等特点。此外，其居里点比晶态软磁材料低得多，电能损耗大为降低，是一种正在开发利用的新型软磁材料。超微晶软磁合金。20世纪80年代发现的一种软磁材料。由小于5
4、0纳米左右的结晶相和非晶态的晶界相组成，具有比晶态和非晶态合金更好的综合性能，不仅磁导率高、矫顽力低、铁损耗小，且饱和磁感应强度高、稳定性好。现主要研究的是铁基超微晶合金。常用磁性能参数饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。矩形比：BrBs矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷。磁导率：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。初始磁导率i、最大磁导率m、微分磁导率d、振幅磁导率a、有效磁导率e、脉冲磁导率p。居里温度Tc：铁磁物质的
5、磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗PeP=Ph+Pe=af+bf2+cPef2t2/，降低，磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为：总功率耗散/表面积电子变压器中的新软磁体软磁铁氧体软磁铁氧体的特点是：饱和磁通密度低，磁导率低，居里温度低，中高频损耗低，成本低。前三个低是它的缺点，限制了它的使用范围，现在正在努力改进。后两个低是它的优点，有利于进入高频市场，现在正在努力扩
6、展。以100kHz，和100下的损耗为例，TDK公司的PC40为410mW/cm3，PC44为300mW/cm3，PC47为250mW/cm3。TOKIN公司的BH1为250mW/cm3，损耗不断在下降。国内金宁生产的JP4E也达到300mW/cm3。不断地提高工作频率，是另一个努力方向。TDK公司的PC50工作频率为500kHz至1MHz。FDK公司的7H20，TOKIN的B40也能在1MHz下工作。Philips公司的3F4，3F45，3F5工作频率都超过1MHz。国内金宁的JP5，天通的TP5A工作频率都达到500kHz至。东磁的的工作频率甚至超越3MHz，达到。磁导率是软磁铁氧体的弱项
7、。现在国内生产的产品一般为10000左右。国外TDK公司的H5C5，Philips公司的3E9，分别达到30000和XX0。采用SHS法合成MnZn铁氧体材料的研究，值得注意。用这种方法的试验结果表明，可以大大降低铁氧体的制造能耗和成本。国内已有试验成功的报导。非晶和纳米晶合金铁基非晶合金在工频和中频领域，正在和硅钢竞争。铁基非晶合金和硅钢相比，有以下优缺点。1)铁基非晶合金的饱和磁通密度Bs比硅钢低，但是，在同样的Bm下，铁基非晶合金的损耗比厚的3%硅钢小。一般人认为损耗小的原因是铁基非晶合金带材厚度薄，电阻率高。这只是一个方面，更主要的原因是铁基非晶合金是非晶态，原子排列是随机的，不存在原
8、子定向排列产生的磁晶各向异性，也不存在产生局部变形和成分偏移的晶粒边界。因此，妨碍畴壁运动和磁矩转动的能量壁垒非常小，具有前所未有的软磁性，所以磁导率高，矫顽力小，损耗低。2)铁基非晶合金磁芯填充系数为，与硅钢填充系数相比，同样重量的铁基非晶合金磁芯体积比硅钢磁芯大。3)铁基非晶合金磁芯的工作磁通密度为，硅钢为。铁基非晶合金工频变压器的重量是硅钢工频变压器的重量的130%左右。但是，即使重量重，对同样容量的工频变压器，磁芯采用铁基非晶合金的损耗，比采用硅钢的要低70%80%。4)假定工频变压器的负载损耗(铜损)都一样，负载率也都是50%。那么，要使硅钢工频变压器的铁损和铁基非晶合金工频变压器的
9、一样，则硅钢变压器的重量是铁基非晶合金变压器的18倍。因此，国内一般人所认同的抛开变压器的损耗水平，笼统地谈论铁基非晶合金工频变压器的重量、成本和价格，是硅钢工频变压器的130%150%，并不符合市场要求的性能价格比原则。国外提出两种比较的方法，一种是在同样损耗的条件下，求出两种工频变压器所用的铜铁材料重量和价格，进行比较。另一种方法是对铁基非晶合金工频变压器的损耗降低瓦数，折合成货币进行补偿。每瓦空载损耗折合成511美元，相当于人民币4292元。每瓦负载损耗折合成美元，相当于人民币6元。例如一个50Hz，5kVA单相变压器用硅钢磁芯，报价为1700元/台;空载损耗28W，按60元人民币/W计
10、，为1680元;负载损耗110W，按8元人民币/W计，为880元;则，总的评估价为4260元/台。用铁基非晶合金磁芯，报价为2500元/台;空载损耗6W，折合成人民币360元;负载损耗110W，折合成人民币880元，总的评估价为3740元/台。如果不考虑损耗，单计算报价，5kVA铁基非晶合金工频变压器为硅钢工频变压器的147%。如果考虑损耗，总的评估价为89%。5)现在测试工频电源变压器磁芯材料损耗，是在畸变小于2%的正弦波电压下进行的。而实际的工频电网畸变为5%。在这种情况下，铁基非晶合金损耗增加到106%，硅钢损耗增加到123%。如果在高次谐波大，畸变为75%的条件下(例如工频整流变压器)
11、，铁基非晶合金损耗增加到160%，硅钢损耗增加到300%以上。说明铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强。6)铁基非晶合金的磁致伸缩系数大，是硅钢的35倍。因此，铁基非晶合金工频变压器的噪声为硅钢工频变压器噪声的120%，要大35dB。7)现行市场上，铁基非晶合金带材价格是%取向硅钢的150%，是%取向硅钢(经过特殊处理)的40%左右。8)铁基非晶合金退火温度比硅钢低，消耗能量小，而且铁基非晶合金磁芯一般由专门生产厂制造。硅钢磁芯一般由变压器生产厂制造。根据以上比较，只要达到一定生产规模，铁基非晶合金在工频范围内的电子变压器中将取代部分硅钢市场。在400Hz至10kHz中频范围内，即使有新的硅
12、钢品种出现，铁基非晶合金仍将会取代大部分以下厚度的硅钢市场。值得注意的是，日本正在大力开发FeMB系非晶合金和纳米晶合金，其Bs可达，而且损耗为现有FeSiB系非晶合金的50%以下，如果用于工频电子变压器，工作磁通密度达到以上，而损耗只有硅钢工频变压器的10%15%，将是硅钢工频变压器的更有力的竞争者。日本预计在XX年就可以将FeMB系非晶合金工频变压器试制成功，并投入生产。非晶纳米晶合金在中高频领域中，正在和软磁铁氧体竞争。在10kHz至50kHz电子变压器中，铁基纳米晶合金的工作磁通密度可达，损耗/20k25W/kg，因而，在大功率电子变压器中有明显的优势。在50kHz至100kHz电子变
13、压器中，铁基纳米晶合金损耗/100k为3075W/kg，铁基非晶合金/100k为30W/kg，可以取代部分铁氧体市场。非晶纳米晶合金经过20多年的推广应用，已经证明其具有下述优点：1)不存在时效稳定性问题，纳米晶合金在200以下，钴基非晶合金在100以下，经过长期使用，性能无显著变化;2)温度稳定性比软磁铁氧体好，在-55至150范围内，磁性能变化5%10%，而且可逆;软磁材料的定义：当磁化发生在Hc不大于1000A/m，这样的材料称为软磁体。典型的软磁材料，可以用最小的外磁场实现最大的磁化强度。饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。剩余磁
14、感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。矩形比：BrBs矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷。磁导率：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。初始磁导率i、最大磁导率m、微分磁导率d、振幅磁导率a、有效磁导率e、脉冲磁导率p。居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗PeP=Ph+Pe=af+bf2+cPef2t2/，降低，磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料
15、的厚度t及提高材料的电阻率。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为：总功率耗散/表面积软磁材料具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。软磁材料易于磁化，也易于退磁，广泛用于电工设备和电子设备中。应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等。纯铁和低碳钢。含碳量低于，包括电磁纯铁、电解铁和羰基铁。其特点是饱和磁化强度高，价格低廉，加工性能好；但其电阻率低、在交变磁场下涡流损耗大，只适于静态下使用，如制造电磁铁芯、极靴、继电器和扬声器磁导体、磁屏蔽罩等。铁硅系合金。含硅量，一般制成薄板使用，俗称硅钢片。在纯铁中加入硅后，可消除磁性材料的磁性随使用时间而变化的现象。随着硅含量增加，热导率降低，脆性增加，饱和磁化强度下降，但其电阻率和磁导率高，矫顽力和涡流损耗减小，从而可应用到交流领域，制造电机、变压器、继电器、互感器等的铁芯。铁铝系合金。含铝616，具有较好的软磁性能，磁导率和电阻率高，硬度高、耐磨性好，但性脆，主要用于制造小型变压器、磁放大器、继电器等的铁芯和磁头、超声换能器等。铁硅铝系合金。在二元铁铝合金中加入硅获得。其硬
