杂质元素对铁镍系软磁合金磁性能的影响分析

杂质元素碳、氮、氧、磷、硫等，在铁镍系软磁合金中会引起合金晶格畸变，导致磁性变化。这些杂质元素的各种化合物的存在，会增加合金的矫顽力，降低磁导率。因此，降低合金中杂质元素的含量，提高合金的纯净度，是改善软磁合金磁性能的关键。

1.氧对软磁合金磁性能的影响

氧在铁镍系软磁合金中，主要以氧化物夹杂的形态存在，对合金的磁性能产生不利影响。图17-4示出1J50合金含氧量对磁导率和矫顽力的影响。随着含氧量的增加，1J50合金的矫顽力升高，磁导率下降。当合金含氧量（质量分数）大于0᥊0010%时，对合金的磁性能就产生明显的不良影响。

图17-4 1J50合金含氧量对磁导率和矫顽力的影响

μo—真空磁导率 μm—最大磁导率

2.磷、硫元素对铁镍系软磁合金磁性能的影响

在铁镍系软磁合金中，磷、硫的溶解度极低。磷、硫与铁、镍能形成低熔点共晶化合物Ni-NiS、Ni₃P、Fe-FeS、Fe-Fe₃P。这些熔点共晶化合物沿晶界分布析出，产生组织缺陷，导致合金磁性能下降。

图17-5示出杂质元素含量对1J50合金磁导率的影响。随着杂质元素含量的增加，合金磁导率明显下降。但是，氧、硫的影响比较明显，磷的影响不太明显。只有当含P＞0᥊030%（质量分数）时，合金的磁导率才明显下降。

图17-6示出杂质元素对1J50合金矫顽力的影响。随着合金含氧量和含硫量的增加，矫顽力显著升高，合金的磁性能恶化。合金含P≤0᥊020%（质量分数，下同）时，磷对软磁合金磁性能的影响不明显。但含磷量超过0᥊060%时，将显著增大合金的矫顽力。

图17-5 杂质元素对1J50合金磁导率的影响(www.xing528.com)

图17-6 杂质元素对1J50合金矫顽力的影响

3.杂质元素总量对铁镍系软磁合金磁性能的影响

单一杂质元素对合金磁性能的不良影响，不能代表多种杂质共存时的影响。C、S、P、O四种杂质元素共存时，对1J50合金磁性能的影响见表17-3。从表中数据可以看出：

表17-3 杂质元素共存时对1J50合金磁性能的影响

注：带材厚度为0᥊35mm。

1）随着合金中杂质总量的增加，磁性能依次下降，当杂质总量（质量分数）大于0᥊0140%时磁导率明显下降，矫顽力显著升高。

2）合金含碳量对磁性能的不良影响显著。随着含碳量的增加，合金矫顽力急剧升高。当含碳量（质量分数）为0᥊046%，其他杂质元素含量处于正常水平时，1J50合金的矫顽力高达56᥊0A/m。

3）合金含硫量对磁导率的不良影响是显著的。当含硫量（质量分数）为0᥊0180%，其他杂质元素含量处于正常水平时，1J50合金的磁导率下降到56mH/m的最低值。

综上所述，可以认为对铁镍二元软磁合金磁性能影响最大的杂质元素是C、S、O，磷的影响较弱。因此，在冶炼镍铁系软磁合金时，应控制合金中各元素的含量（质量分数）：C≤0᥊030%、S≤0᥊010%、O≤0᥊0020%、P≤0᥊020%。