常州市百炼特钢有限公司

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软磁合金种类繁多，根据组成合金的元素不同可分为电磁纯铁（工业纯铁）、铁硅合金、铁镍合金、铁铝合金、铁硅铝合金及铁钴合金等。若以合金的磁特性不同又可分为高磁饱和合金、高磁导率合金、高矩形比合金、电工钢、恒导磁率合金、高△B合金、耐蚀软磁合金和热磁补偿合金等。如果按合金的内部结构可分为结晶态软磁合金、非晶态软磁合金和纳米晶软磁合金。表1列出几种主要软磁合金的性能。

表1 几种主要软磁合金的磁性能

铁镍合金镍含量为30%～90%的铁镍合金，常称坡莫合金。在这一成分范围内，通过加入适量的合金化元素，并采用适当工艺，可获得高导磁、恒导磁、恒矩磁等不同磁特性的软磁合金。坡莫合金具有很高的塑性，可以冷轧成1μm的超薄带，是使用领域***的一类软磁合金。它可以用在弱磁场下作铁芯和磁屏蔽，也可作低剩磁和恒磁导率的脉冲变压器和电感铁心，还可作高矩形比合金、热磁补偿合金及磁致伸缩合金等。其缺点是价格昂贵，在特高频的磁场下使用时损耗较大。

影响软磁性能的因素

软磁性能参量可分为两类：（1）结构敏感型，如初始磁导率μi、磁导率μm、剩磁Br、矫顽力Hc、磁滞损耗Ph和涡流损耗Pe等。（2）结构不敏感型，如饱和磁感Bs、居里温度Tc、磁致伸缩系数λs等。前者与磁化过程密切相关，而后者与合金的化学成分和微结构等有关。实践中发现有许多冶金和物理因素对软磁合金的磁性能有***影响，主要的影响因素有：

成分化学成分是决定软磁合金性能的主要因素之一，例如在铁镍系合金中，好的软磁性能出现在镍含量为36%～83%的范围中。加入某些合金化元素如钼等，可提高电阻率，降低对应力的敏感性，同时提高起始磁导率，但饱和磁化强度和居里点有所下降。又如铁硅铝合金，磁性能与成分的关系更加密切，成分稍有偏差，磁性能会急剧下降。在铁钴合金中，随钴含量增大，饱和磁感应强度增大，居里点也随之增高，在35%Co时，Bs可达到2.4T以上。

杂质某些杂质元素以间隙式或取代式固溶体存在于软磁合金中，造成晶格畸变，引起微观应力阻碍畴壁自由移动。某些元素不能固溶而形成碳、氮、氧的化合物，这些非磁性夹杂能使畴壁钉扎，从而使矫顽力增高、磁导率降低。对于优质的软磁合金，除了要求合金原材料纯净、杂质少以外，多采用真空熔炼和在纯干氢气或高真空中进行高温热处理，以进一步去除杂质。

应力软磁合金的磁性能对应力十分敏感。在制造过程中的内应力，可使合金的磁导率下降、损耗增加。外力在 一定程度上也影响软磁合金的磁性能，特别是对较高性能的合金，其有害影响较大。因此，必须把铁芯装入保护盒内。外应力与磁致伸缩产生耦合会使磁化强度方向发生变化，引起应力各向异性。随加力方式不同，可使合金的导磁性能得到改善或恶化。

晶粒取向晶体中存在着易磁化方向和难磁化方向，沿易磁化方向磁化时，磁性能较好。软磁合金主要经冷、热加工而成。热加工的材料的磁性，基本上是各向同性的，但经冷加工后，由于产生冷轧织构或结晶织构，使材料形成晶粒取向。沿不同方向磁化，其磁性能不同，铁镍和铁硅合金沿轧制方向具有更好的磁性能。因此，在使用中应沿轧制方向进行磁化。

温度环境温度的变化，以及由损耗引起的铁芯温度的变化都将影响磁性能。随温度升高，原子排列倾向于混乱，自发磁化强度变小，磁导率和矫顽力的变化与磁晶各向异性和磁致伸缩系数随温度变化有关。

冷轧带厚度厚度对冷轧软磁合金带材性能的影响在于：在交变磁场下由于涡流效应引起的涡流损耗与厚度的平方成正比。同时由于趋肤效应，要求在一定频率下合金的厚度应小于一定值。因此，在实际生产中用减薄厚度而降低涡流损耗，提高材料利用率。但厚度的减薄会使反常损耗增大，生产成本增加。

热处理

热处理软磁合金达到优异性能的 一道关键工序。它是通过控制加热温度、保温时间、冷却速度和冷却方式，在一定的加热介质中，改变合金的内部组织结构和磁结构，以获得所需的磁性能。软磁合金的热处理包括高温退火和磁场热处理等。

（1）高温退火。目的是消除加工应力，脱除对软磁性能有害的非金属夹杂，使晶粒再结晶并充分均匀长大，形成晶粒取向。高温退火有氢气热处理和真空热处理两种，后者主要处理非真空熔炼合金和含有易氧化元素的合金。为了改变软磁合金在有序-无序转变时的有序度，从而调整磁晶各向异性常数K1和磁致伸缩系数λs，以获得更好的磁性，通常是通过控制冷却速度或改变Tc以下的保温时间来达到。

（2）磁场热处理。某些软磁合金经磁场热处理后可形成单轴感生磁各向异性和磁织构，从而改变合金的磁化行为。特别是磁晶各向异性比较小的合金，这种感生磁各向异性就起主要作用。例如65%Ni-Fe合金，在慢冷条件下K1≈0，因此经磁场热处理后，当沿外加磁场方向测量磁性时，其磁滞回线为矩形;当沿垂直于外加磁场方向测量时，其磁滞回线为扁平形。磁场热处理的工艺制度有两种：一种是将合金加热到略高于居里温度，然后在磁场中冷却;另一种是在略低于居里温度下保温，并加磁场进行热处理。处理过程中磁场施加的方式也有两种：即纵向和横向。前者磁场方向与材料工作过程中的磁化方向一致，后者是相互垂直。