软磁交流磁性能测量装置

对软磁材料的磁特性进行测量，获得铁损，磁极化强度的峰值(T)，有效磁极化强度(T)，磁场强度峰值(A/m)，有效磁场强度(A/m)，剩磁，矫顽力等多项参数。 2100433B

测量频率：3Hz-20kHz，间隔1H；磁场强度：从2A/m-30000A/m；磁化强度：J=10mT 直到 2T（B=2.2T）；磁通密度：B=10mT直到 2.2T（J=2T）。

该课题建立了一套软磁材料交流磁特性标准设备，实现高频磁性测量溯源到国家基标准。给出了样品测量结果的不确定度分析，完成磁芯损耗测试、B-H曲线测试、磁导率测试等多参数测量。实现了如下参数的测量： (1) 交流磁滞曲线以及曲线对应的所有参数，包括剩磁、矫顽力、损耗、磁感应强度等。 (2) 基本磁化曲线 (3) 复数磁导率的实部和虚部。 (4) 可以实现五种模式下不同参数的测量。 2100433B

软磁材料直流磁特性测量仪校准规范，编号JJF1830-2020，国家计量技术规范 。2100433B

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

电磁纯铁碳含量低于0.04%的铁和软钢，包括电工纯铁、电介铁和羰基铁。特点是饱和磁化强度高达2.15T，价格低廉，加工性能好等;但电阻率低，交变磁场下使用时涡流损耗大，只适于在静态下使用。主要用于作电磁铁心、极靴、继电器和扬声器的磁导体以及磁屏蔽罩等。

铁硅合金 含硅量为0.5%～4.8%的铁硅合金，一般以薄板形式生产，包括热轧硅钢，无取向冷轧硅钢和取向冷轧硅钢等。在铁中加入硅后可消除纯铁严重的磁时效现象，随着硅含量的增加，虽然磁饱和（饱和磁化强度）下降，但其电阻率和磁导率升高，矫顽力和涡流损耗减小，从而可扩大其在交流领域中的应用。由于价格低廉，已成为软磁合金的主导产品，广泛用于电力工业、机械电子和仪表工业作变压器、功率放大器、电感线圈、电机的定子和转子等。通常，将电磁纯铁和硅钢片统称为电工钢。

铁铝合金铝含量为6%～16%的铁铝合金，具有较好的软磁性能，不但磁导率和电阻率高，而且硬度高、耐磨性好。但性质较脆，难于轧制和冲压，使用受到影响。该合金主要用于磁头铁心和小型变压器、磁放大器、继电器的铁心等。

铁硅铝合金在二元铁铝合金中加入硅，可以使磁晶各向异性K₁和磁致伸缩λs同时趋于零，从而获得高磁性能的铁硅铝软磁合金，命名为森达斯特合金。其典型成分为含硅9.6%，含铝5.4%，其余为铁。它的特点是具有特高的硬度，高的磁饱和（约为1T），高磁导率和高电阻率等特性;缺点是磁性对成分的起伏非常敏感，较脆，加工性能较差。该合金主要用于音频和视频磁头。

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，是使用领域最广泛的一类软磁合金。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。

铁钴合金钴含量为27%～51%的铁钴合金，具有最高的饱和磁化强度，如35Co-Fe合金的饱和磁感应强度达到2.43T，比电磁纯铁的高13%。二元铁钴合金的力学性能不好，电阻率低，加入适量的铬、钒可改善加工性能，最适合作高饱和磁感材料和高性能软磁材料，主要用于极靴、电机转子和定子、变压器铁心等。

非晶态软磁合金一种无长程序、无结晶粒的合金，又称无定形金属或金属玻璃。具有软磁特性的非晶态合金的磁导率高、矫顽力小、对应力不敏感，且有耐蚀和高强度的特点。此外，其电阻率较高，可用于高频。缺点是它在一个较低的温度下会发生晶化，而且在更低的温度下会发生结构弛豫，使磁性发生变化，因此工作温度不宜过高，不宜超过100～150℃。非晶态软磁合金主要有两类：即金属-类金属型和金属-金属型。前者应用较多，它又分为钴基、铁基和铁镍基3类。非晶态软磁合金具有不同类型的磁特性，可取代其他软磁材料之用。

超微晶软磁合金80年代以来新发现的一种软磁合金。由小于50nm左右的结晶相和非晶态的晶界相组成，具有比晶态和非晶态合金更好的综合磁性能，不仅磁导率高、矫顽力低、损耗小，且饱和磁感高、稳定性好。如铁基超微晶合金，主要有FeCuNbSiB和FeZrB两种，与高镍的坡莫合金一样，可采用不同热处理工艺获得不同的磁性能。