坡莫合金

坡莫合金坡莫合金的简介：坡莫合金指铁镍合金，其含镍量的范围很广，在35%－90%之间。坡莫合金的最大特点是具有很高的弱磁场导磁率。它们的饱和磁感应强度一般在0.6--1.0T之间。磁滞回线：磁性材料随着外磁场的不断变化，磁感应强度B与外磁场强度H之间的关系形成的一种近似举行的闭合曲线叫磁滞回线，一般指磁性材料的特征，硬磁材料磁滞回线肥大，软磁瘦小。坡莫合金的发展历史：◆1913年美国人埃尔门发现，含镍量为30%～90%的Ni-Fe合金在弱、中磁场下具有良好的软磁特性，其中含镍78%的镍铁合金的起始磁导率μi最高，遂命名为坡莫合金(permalloy)，意即导磁合金。软磁材料：具有较高的磁导率和较高的饱和磁感应强度，较小的矫顽力和较低磁滞损耗，磁滞回线很窄，在磁场作用下容易磁化，取消磁场后容易退磁化。◆1921年78%Ni-Fe合金被用于电话继电器。◆1924年英国人史密斯(Smith)等发明了添加铜、铬的76%Ni-Fe合金，称为“Mumetal”(英国Telcon公司生产)◆1934年美国人凯萨尔(G.A.Kelsall)发现磁场热处理可明显提高铁镍合金的最大磁导率，65%Ni-Fe(65坡莫合金)经磁场热处理后，μmax提高约10倍。◆60年代初，中国钢铁研究总院发明了用横向磁场处理和加适量氧气的方法，制得了Br和Hc接近于零，磁导率非常恒定的65%Ni-Fe合金(中国牌号1J66)。◆70年代以后，为适应高频开关电源和磁记录技术发展的需要，在含高镍的镍铁合金中加入铌、钽、钒、钨、钛、硅和铝等各种元素制得了高硬度、高电阻率、低损耗的高磁导率合金，成为软磁合金中性能类型最多，品种和用途最广，最具代表性的合金。坡莫合金的结构磁性：◆坡莫合金是一种在较弱磁场下有较高的磁导率的铁镍合金，镍含量在30%以上的镍铁合金，在室温时都为单相的面心立方(γ)结构，但在30%Ni附近的单相结构很不稳定，因此实用的铁镍软磁合金，含镍量都在36%以上。◆铁镍合金在含镍75%(原子分数)附近，在此单相合金中会发生Ni3Fe长程有序转变，这时合金的点阵常数和物理性质，如电阻率和磁性等都会发生变化。因此，要考虑有序转变对性能的影响。通常在Ni3Fe合金中加入少量Mo或Cu等附加元素，以抑制长程有序的生成。Ni3Fe的结构图：面心立方晶胞的面心位置由Ni原子占有，而其顶角位置由Fe原子占据。坡莫合金的分类与性能：坡莫合金按成分可分为35%～40%Ni-Fe合金、45%～50%Ni-Fe合金、50%～65%Ni-Fe合金和70%～81%Ni-Fe合金4大类。每一类都可做成具有圆形磁滞回线、矩形磁滞回线或扁平磁滞回线材料。35%～40%在含镍35%～40%范围内，磁晶各向异性K1随镍含量增加而减小，并且方形比Br/Bs也变小，显示出圆形磁滞回线。这种圆形回线与高阻率(镍含量为40%时，ρ=60μΩ.cm;而在48%时，ρ=45μΩ.cm)和细晶粒各向同性微结构相结合，导致较低的铁心损耗。在晶体的不同晶向上，磁性能不同，称为磁晶各向异性。磁晶各向异性的大小用磁晶各向异性常数K来衡量45%～50%该成分范围内的合金具有坡莫合金中最高的饱和磁化强度，且K1O，易磁化方向为100。通过形成立方织构可得到矩形磁滞回线，用于磁放大器、扼流圈和变压器。也可通过形成二次再结晶的{210}织构，或借助初次再结晶形成细晶粒各向同性显微组织，得到圆形磁滞回线。这种合金具有高磁导率和低矫顽力，可用于电流变压器、接地故障断路器、微电机和继电器等。立方点阵的多晶体形变再结晶后形成的一种{100}001型织构。坡莫合金的分类与性能：50%～65%该成分范围内合金有最高的居里温度，饱和磁化强度也较高，且在有序状态K1≈O，因此磁场热处理效应特别明显，能产生很强的感生磁各向异性。低温(居里点以下约130℃)磁场热处理时，磁滞回线呈矩形，直流最大磁导率高，但动态特性较差;高温(居里点以下约60℃)磁场热处理时，回线的方形比有所下降，直流最大磁导率不高，但动态特性好。含镍约55%的镍铁合金(加2%钼)经高温退火，形成{210}00l织构或细晶粒二次再结晶组织，然后进行高温纵向磁场热处理，可显著提高μi和μm。具有细晶各向同性微结构的含镍65%的镍铁合金经纵向磁场热处理，可获得良好动态特性的矩形磁滞回线材料，适用于磁放大器。这种合金经横向磁场热处理，可得低Br扁平状回线，磁导率在一定的磁场强度范围内变化很小，被称为恒磁导率合金，适于做电感元件。坡莫合金的分类与性能：70%～81%该成分范围的坡莫合金具有最高的磁导率。虽然二元的镍铁合金中K1和λ不可能同时降为零，但在此成分范围内加入适量的合金化元素如钼、铬、铜等，再通过控制热处理的冷却速度，便可以使K1和λ同时趋近于零，从而获得很高的磁导率和很低的矫顽力。一般这种合金的μi可达40～60mH/m。在此组分下，不同条件的影响：◆用较纯的原材料，经真空熔炼并最终在纯净的氢气中于1200～1300℃高温退火，获得了μi和μm极高的Ni79Mo5合金，称超坡莫合金。◆78%Ni-Fe合金中加入铌、钽，以后又加入第四和第五种元素如钼、铬、钛、铝、锰等，获得了高硬度高磁导率的坡莫合金，其硬度Hv200，称为硬坡莫合金。◆添加2%的80%～82%Ni-Fe合金粉末制作的压粉铁心，具有高的电阻和良好的稳定性，可在300Hz的频率下使用。坡莫合金的牌号：我国的坡莫合金牌号是1JXX。其中，J表示“精密合金”，“1”表示软磁，后面的数字为序号，通常表示合金中的含镍量。例如1J50、1J851等。坡莫合金的应用：坡莫合金具有高的导磁率，所以常常用在中高频变压器的铁芯或者对灵敏度有严格要求的器件中，例如高频（数十KHz）开关电源变压器、精密互感器、漏电开关互感器、磁屏蔽、磁轭等。坡莫合金的热处理：热处理的目的：◆消除冲制、弯曲、引申及焊接等加工应力◆软化合金，便于弯曲、引申成型◆得到粗大晶粒，使合金达到最佳的磁性能◆形成绝缘膜，代替喷漆工艺坡莫合金的热处理：工艺流程：焊接型工艺流程：备料——冲型——焊接——退火——校型——退火——检验第一次退火是为了消除消除应力而进行的中间退火第二次退火是为了获得最佳磁性能而进行的最终退火坡莫合金的热处理：其工艺根据材料不同而根据下图进行热处理：坡莫合金的热处理：引申型工艺流程：备料——冲型——退火——引申——退火——引申——成型——退火——检验第一、第二次退火是软化材料，降低温度，提高塑性而进行的中间退火工艺，并依照材料厚度和形变量不同而进行多次退火。第三次退火是为了获得最佳的磁性能而进行的最终热处理。坡莫合金的热处理：氧化型的工艺流程：备料——成型——退火——检验——氧化——退火——检验氧化是为了获得均匀致密的绝缘膜磁性能不合格的原因：◆炉温不准，保温时间不足，升降温速度不当，出炉温度过高或过低◆零件或加热室清洗不干净，零件微量增碳◆加热室密封不良，是零件晶界被氧化◆原料化学成分不当或组织有缺陷◆零件未按照轧制方向冲制◆零件运输中发生强震动补救办法：◆校正炉温，严守工艺。过快升温会导致较大的应力而导致形变，降低磁性能；保温温度过低，晶界杂质不易融入奥氏体晶粒也不易长大，使磁阻增大，磁性能降低；保温时间过短，原子没有充分扩散，杂质没有充分均匀，使磁性能降低；过慢的冷却工艺会使奥氏体中析出杂质。◆根据不同牌号合金的居里点选择不同的出炉温度◆零件入炉前，炉体必须清洗干净，杜绝微量增碳现象◆注意顺纤维方向冲制零件◆把零件装入专用的运转箱，防止震动氧化产生的原因：◆真空系统或加热室密封性不良。◆防粘剂（氧化铝粉）或零件吸潮补救办法：◆仔细检查漏气并且堵漏◆零件占空系数应大于80%◆氧化铝粉和零件在入炉前应在烘箱中保存◆对于已经氧化的零件，可以进行重新真空退火或氢气退火返修，必要时退火温度可以高于正常温度30℃谢谢观赏！多晶体在其形成过程中，由于受到外界的力、热、电、磁等各种不同条件的影响，或在形成后受到不同的加工工艺的影响，多晶集合体中的各晶粒就会沿着某些方向排列，呈现出或多或少的统计不均匀分布，即出现在某些方向上聚集排列，因而在这些方向上取向几率增大的现象，这种现象叫做择优取向。这种组织结构及规则聚集排列状态类似于天然纤维或织物的结构和纹理，故称之为织构。织构：★