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軟磁材料基礎(chǔ)知識連載(一)

基本概念 :(根據(jù)我國的計(jì)量法,物理量單位采用國際單位制,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)。

磁場強(qiáng)度H:

磁場強(qiáng)度H與電場中的電位移矢量D相似。

真空中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0,由于引入磁介質(zhì)而產(chǎn)生附加磁場,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的大小比稱相對磁導(dǎo)率 μr= B/B0 。不同的物質(zhì)對磁場的影響非常大,因此引出了一個(gè)輔助矢量——磁場強(qiáng)度H。磁介質(zhì)內(nèi)磁場強(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)有效磁路長度。

B-H磁化曲線:

軟磁材料在交變磁場中,剛開始O點(diǎn)隨著電流nI變大, B開始緩慢變大,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,我們說材料被磁化到了飽和。達(dá)到飽和之后,無論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來表示。B-H關(guān)系畫成曲線,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),但一般用相對磁導(dǎo)率μr來表示。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)的相對磁導(dǎo)率為1。相對磁導(dǎo)率μr是無量綱量。

(一)非晶、納米晶軟磁合金帶材 生產(chǎn)過程簡介:

非晶態(tài)軟磁合金帶材是60年代問世的一種高新技術(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)一百萬度的冷卻速率將鐵-硼合金熔體凝固),原子來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)。

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