軟磁交流磁性能測(cè)量裝置

對(duì)軟磁材料的磁特性進(jìn)行測(cè)量，獲得鐵損，磁極化強(qiáng)度的峰值(T)，有效磁極化強(qiáng)度(T)，磁場(chǎng)強(qiáng)度峰值(A/m)，有效磁場(chǎng)強(qiáng)度(A/m)，剩磁，矯頑力等多項(xiàng)參數(shù)。 2100433B

測(cè)量頻率：3Hz-20kHz，間隔1H；磁場(chǎng)強(qiáng)度：從2A/m-30000A/m；磁化強(qiáng)度：J=10mT 直到 2T（B=2.2T）；磁通密度：B=10mT直到 2.2T（J=2T）。

該課題建立了一套軟磁材料交流磁特性標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高頻磁性測(cè)量溯源到國(guó)家基標(biāo)準(zhǔn)。給出了樣品測(cè)量結(jié)果的不確定度分析，完成磁芯損耗測(cè)試、B-H曲線(xiàn)測(cè)試、磁導(dǎo)率測(cè)試等多參數(shù)測(cè)量。實(shí)現(xiàn)了如下參數(shù)的測(cè)量： (1) 交流磁滯曲線(xiàn)以及曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)的所有參數(shù)，包括剩磁、矯頑力、損耗、磁感應(yīng)強(qiáng)度等。 (2) 基本磁化曲線(xiàn) (3) 復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的實(shí)部和虛部。 (4) 可以實(shí)現(xiàn)五種模式下不同參數(shù)的測(cè)量。 2100433B

軟磁材料直流磁特性測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范，編號(hào)JJF1830-2020，國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范 。2100433B

軟磁合金種類(lèi)繁多，根據(jù)組成合金的元素不同可分為電磁純鐵（工業(yè)純鐵）、鐵硅合金、鐵鎳合金、鐵鋁合金、鐵硅鋁合金及鐵鈷合金等。若以合金的磁特性不同又可分為高磁飽和合金、高磁導(dǎo)率合金、高矩形比合金、電工鋼、恒導(dǎo)磁率合金、高△B合金、耐蝕軟磁合金和熱磁補(bǔ)償合金等。如果按合金的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為結(jié)晶態(tài)軟磁合金、非晶態(tài)軟磁合金和納米晶軟磁合金。表1列出幾種主要軟磁合金的性能。

表1 幾種主要軟磁合金的磁性能

電磁純鐵碳含量低于0.04%的鐵和軟鋼，包括電工純鐵、電介鐵和羰基鐵。特點(diǎn)是飽和磁化強(qiáng)度高達(dá)2.15T，價(jià)格低廉，加工性能好等;但電阻率低，交變磁場(chǎng)下使用時(shí)渦流損耗大，只適于在靜態(tài)下使用。主要用于作電磁鐵心、極靴、繼電器和揚(yáng)聲器的磁導(dǎo)體以及磁屏蔽罩等。

鐵硅合金 含硅量為0.5%～4.8%的鐵硅合金，一般以薄板形式生產(chǎn)，包括熱軋硅鋼，無(wú)取向冷軋硅鋼和取向冷軋硅鋼等。在鐵中加入硅后可消除純鐵嚴(yán)重的磁時(shí)效現(xiàn)象，隨著硅含量的增加，雖然磁飽和（飽和磁化強(qiáng)度）下降，但其電阻率和磁導(dǎo)率升高，矯頑力和渦流損耗減小，從而可擴(kuò)大其在交流領(lǐng)域中的應(yīng)用。由于價(jià)格低廉，已成為軟磁合金的主導(dǎo)產(chǎn)品，廣泛用于電力工業(yè)、機(jī)械電子和儀表工業(yè)作變壓器、功率放大器、電感線(xiàn)圈、電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子等。通常，將電磁純鐵和硅鋼片統(tǒng)稱(chēng)為電工鋼。

鐵鋁合金鋁含量為6%～16%的鐵鋁合金，具有較好的軟磁性能，不但磁導(dǎo)率和電阻率高，而且硬度高、耐磨性好。但性質(zhì)較脆，難于軋制和沖壓，使用受到影響。該合金主要用于磁頭鐵心和小型變壓器、磁放大器、繼電器的鐵心等。

鐵硅鋁合金在二元鐵鋁合金中加入硅，可以使磁晶各向異性K₁和磁致伸縮λs同時(shí)趨于零，從而獲得高磁性能的鐵硅鋁軟磁合金，命名為森達(dá)斯特合金。其典型成分為含硅9.6%，含鋁5.4%，其余為鐵。它的特點(diǎn)是具有特高的硬度，高的磁飽和（約為1T），高磁導(dǎo)率和高電阻率等特性;缺點(diǎn)是磁性對(duì)成分的起伏非常敏感，較脆，加工性能較差。該合金主要用于音頻和視頻磁頭。

鐵鎳合金鎳含量為30%～90%的鐵鎳合金，常稱(chēng)坡莫合金。在這一成分范圍內(nèi)，通過(guò)加入適量的合金化元素，并采用適當(dāng)工藝，可獲得高導(dǎo)磁、恒導(dǎo)磁、恒矩磁等不同磁特性的軟磁合金。坡莫合金具有很高的塑性，可以冷軋成1μm的超薄帶，是使用領(lǐng)域最廣泛的一類(lèi)軟磁合金。它可以用在弱磁場(chǎng)下作鐵芯和磁屏蔽，也可作低剩磁和恒磁導(dǎo)率的脈沖變壓器和電感鐵心，還可作高矩形比合金、熱磁補(bǔ)償合金及磁致伸縮合金等。其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，在特高頻的磁場(chǎng)下使用時(shí)損耗較大。

鐵鈷合金鈷含量為27%～51%的鐵鈷合金，具有最高的飽和磁化強(qiáng)度，如35Co-Fe合金的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到2.43T，比電磁純鐵的高13%。二元鐵鈷合金的力學(xué)性能不好，電阻率低，加入適量的鉻、釩可改善加工性能，最適合作高飽和磁感材料和高性能軟磁材料，主要用于極靴、電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子、變壓器鐵心等。

非晶態(tài)軟磁合金一種無(wú)長(zhǎng)程序、無(wú)結(jié)晶粒的合金，又稱(chēng)無(wú)定形金屬或金屬玻璃。具有軟磁特性的非晶態(tài)合金的磁導(dǎo)率高、矯頑力小、對(duì)應(yīng)力不敏感，且有耐蝕和高強(qiáng)度的特點(diǎn)。此外，其電阻率較高，可用于高頻。缺點(diǎn)是它在一個(gè)較低的溫度下會(huì)發(fā)生晶化，而且在更低的溫度下會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)弛豫，使磁性發(fā)生變化，因此工作溫度不宜過(guò)高，不宜超過(guò)100～150℃。非晶態(tài)軟磁合金主要有兩類(lèi)：即金屬-類(lèi)金屬型和金屬-金屬型。前者應(yīng)用較多，它又分為鈷基、鐵基和鐵鎳基3類(lèi)。非晶態(tài)軟磁合金具有不同類(lèi)型的磁特性，可取代其他軟磁材料之用。

超微晶軟磁合金80年代以來(lái)新發(fā)現(xiàn)的一種軟磁合金。由小于50nm左右的結(jié)晶相和非晶態(tài)的晶界相組成，具有比晶態(tài)和非晶態(tài)合金更好的綜合磁性能，不僅磁導(dǎo)率高、矯頑力低、損耗小，且飽和磁感高、穩(wěn)定性好。如鐵基超微晶合金，主要有FeCuNbSiB和FeZrB兩種，與高鎳的坡莫合金一樣，可采用不同熱處理工藝獲得不同的磁性能。