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1J22软磁合金(百科)

发布:sonhooalloy 浏览:480571次

核心摘要

1J22 是中国国家标准(GB/T 15018-1994)中的牌号,它是一种铁钴钒软磁合金。因其具有所有软磁材料中最高的饱和磁感应强度 而闻名,常被称为超高强度软磁合金坡明德合金 的一种。


1. 是什么材料?

1J22是一种主要由 组成的二元合金,并添加了约1.5%的 以改善工艺性能。

  • 类别: 精密合金 -> 软磁合金

  • 相近牌号

    • 中国: 1J22

    • 美国: Hiperco 50, 2V-49Co-49Fe (类似)

    • 俄罗斯: 49К2Ф (49K2F)

    • 日本: Permendur

  • 主要化学成分(%):

    • : 约 49-51%

    • : 约 0.8-1.8%

    • : 余量(约48%)

    • 含有非常低的碳、锰、硅、磷、硫等杂质。


2. 主要特性

1J22的特性可以概括为“一高、一低、两差”。

“一高”:极高的饱和磁感应强度

这是1J22最核心、最突出的优点。

  • 饱和磁感应强度: 在所有的软磁材料中最高,可达 ~2.4 T

    • 作为对比,普通硅钢片约为2.0T,铁镍坡莫合金约为0.8T,锰锌铁氧体约为0.5T。

  • 意义: 在相同的磁通量下,使用1J22可以大大减小磁路截面积,从而使得电磁铁、电机、变压器的体积和重量 得以显著减小。这对于追求高功率密度和微型化的设备至关重要。

“一低”:较高的磁导率

1J22具有较高的最大磁导率,虽然不是最高的(不如某些坡莫合金),但在其高饱和磁感的前提下,这个数值已经非常优秀,意味着它容易被磁化,磁能转化效率高。

“两差”:两个主要缺点

  1. 电阻率低,高频损耗大

  2. 1J22的电阻率非常低(约0.4 μΩ·m),是良导体。

  3. 后果: 当用于交流磁场,特别是中高频场合时,会产生巨大的涡流损耗,导致器件发热严重、效率降低。

  4. 对策: 因此,1J22通常被制成薄带(如0.1mm或更薄)细粉 来使用,以通过增加叠片电阻或颗粒间绝缘来减小涡流。

  5. 加工性能差

  6. 硬度高、脆性大: 1J22材料本身比较硬且脆,机械加工(如车、铣、钻)非常困难。

  7. 对应力敏感: 其磁性能对机械应力非常敏感。轻微的应力就可能导致磁导率下降、矫顽力增大。因此,在制成器件后,通常需要进行最终热处理(在氢气或真空保护下) 以消除应力,恢复最佳磁性能。

其他特性

  • 居里温度高: 约980°C,这意味着它在高温下仍能保持良好的磁性能,适合在高温环境中工作。

  • 密度高: 约8.2 g/cm³。

  • 磁致伸缩系数高: 这意味着材料在磁化时尺寸会发生变化,在某些传感器应用中可能是个问题,但在其他应用中也可被利用。


总结与应用领域

特性

优点/缺点

应用影响

饱和磁感Bs极高 (~2.4T)

巨大优点

实现小型化、轻量化、高磁通密度

磁导率μm高

优点

磁化容易,效率高

电阻率ρ极低

主要缺点

高频涡流损耗大,仅适用于直流或低频

加工性差、对应力敏感

主要缺点

制造工艺复杂,需最终热处理

主要应用领域

正是由于其“高饱和磁感”这一无可替代的特性,1J22被广泛应用于对体积和重量有极端要求的电磁器件中:

  1. 航空航天与军事领域

  2. 飞机发电机特种电机的转子和定子铁芯。

  3. 电磁铁极头,特别是实验室和加速器中使用的大型强磁场电磁铁的极头,可以产生极高的磁场强度。

  4. 陀螺仪继电器等精密仪器的核心磁性元件。

  5. 电声换能器

  6. 高性能扬声器的磁路系统,尤其是需要高功率和小体积的专业扬声器。

  7. 特殊传感器和磁屏蔽

  8. 用于要求高磁通密度的特殊传感器。

  9. 在需要极强屏蔽能力的场合用作磁屏蔽罩。

总而言之,1J22是一种为“极致性能”而生的特种材料。当您的设计首要目标是“在最小的空间内通过最大的磁通”时,它就是首选,但您必须接受它在高频下的局限性以及复杂的加工和热处理工艺。



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