軟磁材料隨著使用的需要,先后出現(xiàn)了不同的種類(lèi)、系列和品種,為了方便區(qū)分和使用進(jìn)行一些分類(lèi)是必要的。但隨發(fā)展階段的局限性,或是分類(lèi)的區(qū)分點(diǎn)之不同,出現(xiàn)了一些不同的分類(lèi):如金屬軟磁材料和非金屬軟磁材料;也有分類(lèi)為金屬軟磁材料、鐵氧體軟磁材料和非金屬軟磁材料(橡膠磁、塑磁等);還有分類(lèi)為金屬軟磁(包括金屬及合金軟磁材料、非晶微晶軟磁材料及金屬軟磁粉芯)、鐵氧體軟磁和其他軟磁(如橡膠磁、塑磁、磁流體及其他等)。以上分類(lèi)是否恰當(dāng)、正確,到底如何分類(lèi)是值得我們來(lái)討論的。
首先我們從軟磁材料發(fā)展的時(shí)間順序上來(lái)看,最先出現(xiàn)的是金屬軟磁材料。金屬軟磁材料的發(fā)展大致可以分為兩個(gè)階段:其一是十九世紀(jì)中期,特別是電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的發(fā)明(1865-1866),極大的推動(dòng)了金屬軟磁材料的發(fā)展,于是出現(xiàn)了以硅鋼為代表的Fe-Si系軟磁合金材料。直至二十世紀(jì)的四、五十年代還先后出現(xiàn)了鐵鋁系、鐵鉻系、鐵鎳系、鐵鈷系等二元合金軟磁材料,這也即是金屬軟磁的“二元時(shí)代”。其間在后期雖然出現(xiàn)了鐵硅鋁、鐵鈷釩、鐵鎳鉬等三元系的軟磁材料,但也只能說(shuō)是金屬軟磁多元時(shí)代的萌芽。到二十世紀(jì)中期至二十世紀(jì)八十年代,社會(huì)發(fā)展已正式進(jìn)入“電子時(shí)代”。為滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展的需要,各國(guó)對(duì)使用極為廣泛的金屬軟磁材料進(jìn)行了大量的研究。除了對(duì)硅鋼和坡莫合金(鐵鎳系的1J34-1J52等)的研究和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),還出現(xiàn)了高導(dǎo)磁的鉬坡莫、超坡莫、硬坡莫合金的三元系、四元系、五元系的金屬軟磁材料,即所謂的“多元合金階段”。至此,金屬軟磁材料的發(fā)展可以說(shuō)已達(dá)其頂峰。金屬軟磁材料之所以稱(chēng)之為金屬軟磁,是從它的性狀特征上來(lái)講的,也就是說(shuō)它必須具有金屬的特征。所謂金屬者它必須是:(1)固體的結(jié)晶態(tài)物質(zhì);(2)具有金屬的光澤;(3)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。顯然,上述分類(lèi)中的非晶微晶軟磁和金屬軟磁粉芯是不能屬于金屬軟磁材料一類(lèi)的了。
上個(gè)世紀(jì)中期,為了某些個(gè)別或特殊的用途,出現(xiàn)過(guò)將金屬軟磁的粉末摻入橡膠壓制成型或塑料中成型的所謂橡膠磁、塑磁,有把金屬軟磁粉末懸浮于某種流動(dòng)載體中的所謂“磁流體”等,其使用極為個(gè)別特殊,現(xiàn)是否還有用也未知,這都不能作為一類(lèi)或其他一類(lèi)軟磁材料來(lái)加以考慮。
鐵氧體軟磁(詳見(jiàn)李蔭遠(yuǎn)、李國(guó)棟《鐵氧體物理學(xué)》)是以某些鐵磁性氧化物為主體,并摻雜有某些少量非鐵磁氧化物,在一定條件下燒結(jié)形成的氧化物固溶體(即復(fù)合氧化物)。鐵氧體軟磁的研究始于二十世紀(jì)初年,其性狀和生產(chǎn)工藝都是顯然有別于金屬軟磁。所以,它很容易和金屬軟磁相區(qū)別而另作一類(lèi)。由于其在使用時(shí)損耗較金屬軟磁大為降低的這一極為優(yōu)良特性和良好的頻率穩(wěn)定性,在社會(huì)逐步向高頻時(shí)代發(fā)展的情況下,這使它能更廣泛的適用于各種科技領(lǐng)域,因而至今仍具有廣闊的使用前景。鐵氧體軟磁為滿(mǎn)足各種不同的用途有各種不同的系列和品種及形狀規(guī)格,如高頻的、高B值的、高導(dǎo)的;各種大小環(huán)形的、E形的、條形的和罐形的等等。對(duì)于鐵氧體軟磁單獨(dú)作為一類(lèi)軟磁材料來(lái)分類(lèi),大家的意見(jiàn)是比較統(tǒng)一的。非晶微晶軟磁材料是利用某些金屬軟磁(現(xiàn)較多為Fe-Si系合金)在冶煉過(guò)程中加入某一兩種“玻璃化”元素(Si、B、P)等,并通過(guò)“快淬技術(shù)”(快速急冷)使之來(lái)不及結(jié)晶而成為非晶態(tài)(過(guò)去也有叫金屬玻璃)的固溶態(tài)物質(zhì)或是部分微晶化的物態(tài),從而具有某些特殊的良好性能(如電阻率增加,損耗下降)的軟磁材料。其最大優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)工藝較金屬軟磁和鐵氧體軟磁來(lái)說(shuō)是極大的簡(jiǎn)單化,而磁性能也比較好。Fe-Si系的非晶微晶軟磁材料由于較金屬軟磁的損耗低,Bs值又較鐵氧體軟磁高,在頻率不是很高且功率不是很大的情況下具有很好的適用性。但它既不是金屬也不是氧化物,而是磁性合金固熔體或是部分微晶化固溶體。所以它是屬于另一類(lèi)的軟磁材料。按發(fā)展順序,人們把它稱(chēng)作第三代軟磁材料。它的出現(xiàn)和大量使用是在鐵氧體軟磁之后,由此鐵氧體軟磁理所當(dāng)然的成為第二代軟磁材料,而金屬軟磁也就是第一代軟磁材料了。
金屬軟磁粉芯的出現(xiàn)和使用都比第三代的非晶微晶軟磁材料要晚。它是用金屬或合金軟磁材料制成的粉末,通過(guò)特殊的工藝生產(chǎn)的一種具有優(yōu)良綜合性能的新一代軟磁材料,廣泛適用于各種科技領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域。為適應(yīng)需要,已研發(fā)并生產(chǎn)了各種不同系列的品種和規(guī)格。它是既不能屬于金屬軟磁,也不屬于鐵氧體軟磁,更不屬于非晶微晶軟磁材料的新一類(lèi)$軟磁材料。
綜上所述各類(lèi)軟磁材料的發(fā)展和使用情況,作為一類(lèi)軟磁材料來(lái)說(shuō),必須符合下列幾點(diǎn),這里我且把它當(dāng)作劃分各類(lèi)軟磁材料的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)與不對(duì),僅供參考。(1)作為一類(lèi)軟磁材料來(lái)說(shuō),它必須具有普遍的適用性。也就是說(shuō)它能廣泛適用于各種科技領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域,而不是僅僅適用于某些個(gè)別或特殊的場(chǎng)合;(2)隨著發(fā)展的需要,逐漸形成各種不同的系列和品種規(guī)格的產(chǎn)品,以不斷滿(mǎn)足科技發(fā)展的各項(xiàng)需要;(3)在生產(chǎn)工藝上,既具有別于其它一類(lèi)軟磁材料的獨(dú)特性,又具有同類(lèi)各系列產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的近似性。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)和各類(lèi)軟磁材料的性狀特征及發(fā)展先后,我們就很容易很明確劃分各類(lèi)軟磁材料了。即第一代的金屬軟磁材料;第二代的鐵氧體軟磁材料;第三代的非晶微晶軟磁材料和第四代軟磁材料的金屬軟磁粉芯。
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