Kas ir mīksts magnētisks materiāls?

Mīkstie magnētiskie materiāli attiecas uz magnētisko materiālu kategoriju, kuru piespiedu spēks ir mazāks par 1000 A/m, un tiem ir zema koercivitāte un augsta magnētiskā caurlaidība. To galvenie raksturlielumi ietver vieglu magnetizāciju, vieglu demagnetizāciju un augstu piesātinājuma magnētiskās plūsmas blīvumu. Tiem ir šauras histerēzes cilpas un zems histerēzes zudums, tāpēc tie ir ideāli piemēroti scenārijiem, kuros nepieciešama bieža magnetizācija un demagnetizācija.

I. Galvenie veidi

1. Metāliski mīkstie magnētiskie materiāli

Elektromagnētiskā tīrā dzelzs: oglekļa saturs zem 0,04%, ar augstu piesātinājuma magnētiskās plūsmas blīvumu un izcilu aukstuma apstrādājamību. Tā siltumvadītspēja samazinās, bet palielinās cietība un trauslums. Plaši izmanto kā dzelzs serdeņus motoriem, transformatoriem, relejiem, instrumentu transformatoriem un slēdžiem.

Dzelzs-niķeļa sakausējumi (permalloy): piemīt ārkārtīgi augsta magnētiskā caurlaidība un zema koercivitāte vājos magnētiskajos laukos, tomēr tie ir jutīgi pret stresu. Lieto ierīcēs, kas darbojas zem 1 MHz vājos magnētiskajos laukos.

Dzelzs-alumīnija sakausējumi: augsta pretestība un viegls svars ar salīdzinoši zemu magnētisko caurlaidību. Lielāks alumīnija saturs palielina cietību, trauslumu un samazina elastību. Piemērots ierīcēm, kas darbojas gan vājā, gan spēcīgā magnētiskajā laukā.

Dzelzs-Silīcija sakausējumi (silīcija tērauda loksnes): augsta pretestība un mazs virpuļstrāvas zudums, taču trausls ar sliktu apstrādājamību. Dominē izmantots transformatoru un motoru dzelzs serdeņiem, kas ir pasaulē visplašāk izmantotais mīkstais magnētiskais materiāls.

Metāliski mīksta magnētiskā pulvera serdeņi: apvienojiet metālu augstu piesātinājuma magnētiskās plūsmas blīvumu un ferītu priekšrocības ar zemu zudumu, kas spēj stabili darboties vidējas un augstas{0}}frekvences mainīgos magnētiskos laukos. Tā lepojas ar daudzsološām tirgus perspektīvām un ir cieši saistīta ar jauno enerģētikas nozari.

2. Ferīta mīkstie magnētiskie materiāli

Galvenokārt sastāv no dzelzs oksīda, kas sajaukts ar Mn-Zn vai Ni-Zn izejvielām un pulvermetalurģijas ceļā ražots Mn-Zn ferītos un Ni-Zn ferītos. Tiem ir augsta pretestība un zems augstas-frekvences zudums, taču tiem ir zems piesātinājuma magnētiskās plūsmas blīvums un slikta temperatūras stabilitāte. Galvenokārt izmanto mazjaudas magnētiskos komponentos, kas darbojas vidējās un augstās frekvencēs, piemēram, televīzijas, apraides un sakaru nozares iekārtās.

3. Amorfie un nanokristāliski mīkstie magnētiskie materiāli

Amorfie sakausējumi: tie ir pazīstami arī kā metālisks stikls, un tiem nav tālā{0}}sakārtotu kristāla graudu. Tie nodrošina augstu magnētisko caurlaidību un pretestību, zemu koercivitāti un nejutīgumu pret spriedzi, bez kristālisku struktūru izraisītas magnetokristāliskas anizotropijas, kā arī izcilu izturību pret koroziju un augstu mehānisko izturību. Viņiem ir daudz zemāka Kirī temperatūra nekā kristāliskiem mīkstiem magnētiskiem materiāliem, kas ievērojami samazina enerģijas zudumus.

Nanokristāliski sakausējumi: sastāv no kristāliskām fāzēm, kuru diametrs ir mazāks par 50 nanometriem, un amorfām graudu robežfāzēm, kas nodrošina izcilas visaptverošas īpašības salīdzinājumā ar tradicionālajiem kristāliskajiem un amorfajiem sakausējumiem. Ar augstu magnētisko caurlaidību, zemu koercivitāti, zemu kodola zudumu, augstu piesātinājuma magnētiskās plūsmas blīvumu un izcilu stabilitāti tie ir strauji attīstījušies un pēdējos gados kļuvuši par spēcīgiem ferīta mīksto magnētisko materiālu konkurentiem.

II. Lietojumprogrammu lauki

Mīkstie magnētiskie materiāli kā būtiski elektroenerģijas pārvades, pārveidošanas un signālu apstrādes pamatmateriāli ir plaši izmantoti mūsdienu rūpniecības nozarēs:

Enerģijas elektronika un enerģētikas nozare: kalpo kā transformatoru, motoru, induktoru un filtru serdeņu magnētiskie serdeņi, kas plaši izmantoti fotoelementu invertoros, enerģijas uzglabāšanas sistēmās un UPS barošanas blokos.

Informācijas un sakaru nozare: Mīkstie magnētiskie ferīti ir galvenie izejmateriāli magnētiskajām antenām, strāvas pārveidotājiem un filtriem, ko izmanto 5G bāzes stacijās, viedtālruņos, NFC ierīcēs un bezvadu uzlādes iekārtās.

Jaunas enerģijas transportlīdzekļu nozare: tiek izmantota iebūvēto-lādētāju (OBC), līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotāju un motora piedziņas sistēmās. To zemais-zaudējums efektīvi uzlabo kopējo transportlīdzekļa energoefektivitāti.

Sadzīves elektronika un sadzīves tehnika: plaši izmanto induktoriem un transformatoru serdeņiem klēpjdatoros, mobilajos tālruņos, invertora gaisa kondicionieros un citos ikdienas elektroniskajos izstrādājumos.

Jaunās nozares: pieaugošais tirgus pieprasījums ir novērojams pēc robotiem, kosmosa iekārtām, medicīnas instrumentiem, datu centru serveriem un ar AI GPU saistītām ierīcēm.