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坡莫合金
坡莫合金指鐵鎳合金，其含鎳量的范圍很廣，在35％－90％之間。坡莫合金的最大特點(diǎn)是具有很高的弱磁場(chǎng)導(dǎo)磁率。它們的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度一般在0.6--1.0t之間。
目錄簡(jiǎn)史結(jié)構(gòu)和磁性磁性與其成分、加工工藝和最終熱處理的關(guān)系分類及性能
(1)35％～40％ni-fe合金。
(2)45％～50％ni-fe合金。
(3)50％～65％ni-fe合金。
(4)70％～81％ni-fe合金。
基本特點(diǎn)簡(jiǎn)介生產(chǎn)過(guò)程納米氧化層的影響簡(jiǎn)史結(jié)構(gòu)和磁性磁性與其成分、加工工藝和最終熱處理的關(guān)系分類及性能
(1)35％～40％ni-fe合金。
(2)45％～50％ni-fe合金。
(3)50％～65％ni-fe合金。
(4)70％～81％ni-fe合金。
基本特點(diǎn)簡(jiǎn)介生產(chǎn)過(guò)程納米氧化層的影響
1913年美國(guó)人埃爾門(g.w.elmen)發(fā)現(xiàn)，30％～90％ni-fe合金在弱、中磁場(chǎng)下具有良好的軟磁特性，其中含鎳78％的鎳鐵合金的起始磁導(dǎo)率μi最高，遂命名為坡莫合金(permalloy)，意即導(dǎo)磁合金。他還發(fā)現(xiàn)了進(jìn)一步提高 50％～90％ni-fe合金起始磁導(dǎo)率的特殊熱處理工藝，稱為“坡莫合金熱處理”。1921年78％ni-fe合金被用于電話繼電器。1924年英國(guó)人史密斯(smith)等發(fā)明了添加銅、鉻的76％ni-fe合金，稱為 “mumetal”(英國(guó)telcon公司生產(chǎn))。1931年美國(guó)人延森(t.d.yensen)發(fā)明了用真空熔煉和氫氣高溫退火的工藝，以凈化合金，并發(fā)展了商品牌號(hào)為hipernik的超級(jí)鎳鐵合金。1934年美國(guó)人凱薩爾(g.a.kelsall)發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)熱處理可明顯提高鐵鎳合金的最大磁導(dǎo)率，65％ni-fe(65坡莫合金)經(jīng)磁場(chǎng)熱處理后，μmax提高約10倍。1947年美國(guó)人波佐思(r.m.bozorth)等發(fā)明了μi和μm最高的合金，稱超坡莫合金。60年代初，中國(guó)鋼鐵研究總院發(fā)明了用橫向磁場(chǎng)處理和加適量氧氣的方法，制得了br和hc接近于零，磁導(dǎo)率非常恒定的65％ni- fe合金(中國(guó)牌號(hào)1j66)。70年代以后，為適應(yīng)高頻開(kāi)關(guān)電源和磁記錄技術(shù)發(fā)展的需要，在含高鎳的鎳鐵合金中加入鈮、鉭、釩、鎢、鈦、硅和鋁等各種元素制得了高硬度、高電阻率、低損耗的高磁導(dǎo)率合金，成為軟磁合金中性能類型最多，品種和用途最廣，最具代表性的合金。
編輯本段結(jié)構(gòu)和磁性　　鎳含量在30％以上的鎳鐵合金，在室溫時(shí)都為單相的面心立方(γ)結(jié)構(gòu)，但在30％ni附近的單相結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，因此實(shí)用的鐵鎳軟磁合金，含鎳量都在 36％以上。鐵鎳合金在含鎳75％(原子分?jǐn)?shù))附近，在此單相合金中會(huì)發(fā)生ni3fe長(zhǎng)程有序轉(zhuǎn)變，這時(shí)合金的點(diǎn)陣常數(shù)和物理性質(zhì)，如電阻率和磁性等都會(huì)發(fā)生變化。因此，要考慮有序轉(zhuǎn)變對(duì)性能的影響。通常在ni3fe合金中加入少量mo或cu等附加元素，以抑制長(zhǎng)程有序的生成。
編輯本段磁性與其成分、加工工藝和最終熱處理的關(guān)系　　
  圖1示出二元鎳鐵合金的飽和磁化強(qiáng)度js、居里溫度tc、磁晶各向異性k1及磁致伸縮常數(shù)λ與鎳含量的關(guān)系。圖2示出ni-(fe+cu)-mo合金的 k1和λ與成分和熱處理冷卻速度的關(guān)系。圖3示出由軋制和磁退火工藝得到的單軸各向異性常數(shù)ku1、ku2隨鎳含量的變化。由圖可知，k1不僅依賴于成分，且與ni3fe的短程有序(為熱處理冷卻速度所控制)有關(guān)。λ基本上由成分決定，僅在ni3fe的成分處，冷卻速度才對(duì)λ111和λ100有少許影響。低于tc以下溫度磁場(chǎng)熱處理時(shí)產(chǎn)生的ku2要比滑移形變(冷軋時(shí))產(chǎn)生的ku1小一個(gè)數(shù)量級(jí)。ku1和ku2都是單軸各向異性，所以當(dāng)沿其擇優(yōu)方向磁化時(shí)可得到矩形磁滯回線，而沿垂直方向磁化可得到低br的扁平回線。對(duì)鎳含量為70％~80％的合金，其kl≤0，易磁化方向?yàn)?lt;111>，需避免{100}<001>立方織構(gòu)、混亂取向的隨機(jī)織構(gòu)。而鎳為45％~68％的合金k1>0、易磁化方向?yàn)?lt;100>，故為獲得高磁性，應(yīng)盡量獲得立方織構(gòu)。具體可采用大壓下量冷軋和較低溫度(900～1050℃)退火。坡莫合金的最終退火應(yīng)在不含氧，露點(diǎn)在一40℃以下的純氫氣氛中或在真空度達(dá)10-2～10-3pa的氣氛中進(jìn)行。
編輯本段分類及性能　　坡莫合金按成分可分為35％～40％ni-fe合金、45％～50％ni-fe合金、50％～65％ni-fe合金和70％～81％ni-fe合金4大類。每一類都可做成具有圓形磁滯回線、矩形磁滯回線或扁平磁滯回線材料。(1)35％～40％ni-fe合金�！　≡诤�鎳35％～40％范圍內(nèi)，磁晶各向異性k1隨鎳含量增加而減小，并且方形比br/bs也變小，顯示出圓形磁滯回線。這種圓形回線與高阻率(鎳含量為 40％時(shí)，ρ=60μω.cm;而在48％時(shí)，ρ=45μω.cm)和細(xì)晶粒各向同性微結(jié)構(gòu)相結(jié)合，導(dǎo)致較低的鐵心損耗。例如厚度0.05mm的 40％ni-fe合金帶，在0.1t和20khz下的損耗為9瓦.千克-1;而48％ni-fe合金帶的相應(yīng)損耗為14瓦.千克-1.該類合金適用于方波變壓器、直流變換器等。

(2)45％～50％ni-fe合金�！　≡摮煞址秶鷥�(nèi)的合金具有坡莫合金中最高的飽和磁化強(qiáng)度，且k1>o，易磁化方向?yàn)?lt;100>。通過(guò)形成立方織構(gòu)可得到矩形磁滯回線，用于磁放大器、扼流圈和變壓器。也可通過(guò)形成二次再結(jié)晶的{210}織構(gòu)，或借助初次再結(jié)晶形成細(xì)晶粒各向同性顯微組織，得到圓形磁滯回線。這種合金具有高磁導(dǎo)率和低矯頑力，可用于電流變壓器、接地故障斷路器、微電機(jī)和繼電器等。

(3)50％～65％ni-fe合金。　　該成分范圍內(nèi)合金有最高的居里溫度，飽和磁化強(qiáng)度也較高，且在有序狀態(tài)k1≈o，因此磁場(chǎng)熱處理效應(yīng)特別明顯，能產(chǎn)生很強(qiáng)的感生磁各向異性。低溫(居里點(diǎn)以下約130℃)磁場(chǎng)熱處理時(shí)，磁滯回線呈矩形，直流最大磁導(dǎo)率高，但動(dòng)態(tài)特性較差;高溫(居里點(diǎn)以下約60℃)磁場(chǎng)熱處理時(shí)，回線的方形比有所下降，直流最大磁導(dǎo)率不高，但動(dòng)態(tài)特性好。含鎳約55％的鎳鐵合金(加2％鉬)經(jīng)高溫退火，形成{210}<00l>織構(gòu)或細(xì)晶粒二次再結(jié)晶組織，然后進(jìn)行高溫縱向磁場(chǎng)熱處理，可顯著提高μi和μm。具有細(xì)晶各向同性微結(jié)構(gòu)的含鎳65％的鎳鐵合金經(jīng)縱向磁場(chǎng)熱處理，可獲得良好動(dòng)態(tài)特性的矩形磁滯回線材料，適用于磁放大器。這種合金經(jīng)橫向磁場(chǎng)熱處理，可得低br扁平狀回線，磁導(dǎo)率在一定的磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍內(nèi)變化很小，被稱為恒磁導(dǎo)率合金，適于做電感元件。(4)70％～81％ni-fe合金。　　該成分范圍的坡莫合金具有最高的磁導(dǎo)率。雖然二元的鎳鐵合金中k1和不可λ能同時(shí)降為零，但在此成分范圍內(nèi)加入適量的合金化元素如鉬、鉻、銅等，再通過(guò)控制熱處理的冷卻速度，便可以使k1和λ同時(shí)趨近于零，從而獲得很高的磁導(dǎo)率和很低的矯頑力。一般這種合金的μi可達(dá)40～60mh/m。1947年美國(guó)波佐思(r.m.bozorth)等人用較純的原材料，經(jīng)真空熔煉并最終在純凈的氫氣中于1200～1300℃高溫退火，獲得了μi和μm極高的 ni79mo5合金，稱超坡莫合金。其μi可達(dá)150mh/m以上，μm可達(dá)1130mh/m。20世紀(jì)60年代末，日本的增本量等在78％ni-fe合金中加入鈮、鉭，以后又加入第四和第五種元素如鉬、鉻、鈦、鋁、錳等，獲得了高硬度高磁導(dǎo)率的坡莫合金，其硬度hv>200，稱為硬坡莫合金。這類合金適用于做變壓器、扼流圈、磁頭、磁屏蔽等。此外，該類合金通過(guò)形成立方織構(gòu)，其回線還可呈矩形;同時(shí)控制該合金的有序度，使k1≥o，則顯示出良好的動(dòng)態(tài)特性，它很適合于做磁調(diào)制器等。添加2％的80％～82％ni-fe合金粉末制作的壓粉鐵心，具有高的電阻和良好的穩(wěn)定性，可在300hz的頻率下使用。[1]
編輯本段基本特點(diǎn)　　permalloy
　　在弱磁場(chǎng)下具有極高磁導(dǎo)率的鐵鎳系軟磁合金。
　　為提高電阻率、改善工藝性能，在fe-ni二元合金中常加入mo、cr、cu等元素。
  坡莫合金除fe-ni系合金外，屬于坡莫合金的還有鐵硅鋁合金和非晶態(tài)鈷基合金。
　　坡莫合金的軟磁性能優(yōu)異，起始磁導(dǎo)率μi為37.5～125mh/m，最大磁導(dǎo)率μm可達(dá)125～375mh/m，矯頑力hc為0.8a/m，電阻率ρ為60～85μω·cm。
　　合金采用真空感應(yīng)爐熔煉，經(jīng)熱冷塑性變形制成冷軋帶材、冷拉線材或熱軋（鍛）板材和棒材。
　　用于制作音頻變壓器、互感器、磁放大器、磁調(diào)制器、扼流器、音頻磁頭等。
編輯本段簡(jiǎn)介　　最簡(jiǎn)單的坡莫合金是鐵鎳兩種元素組成的合金，通過(guò)適當(dāng)?shù)能堉坪蜔崽幚恚?br /> 　　坡莫合金
　　它們能夠具備高導(dǎo)磁率，同時(shí)也可以合理搭配鐵和鎳的含量，獲得比較高的
  坡莫合金飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度。但是，這種坡莫合金的電阻率低，力學(xué)性能不好，所以實(shí)際應(yīng)用并不很多。
　　目前大量應(yīng)用的坡莫合金是在鐵鎳的基礎(chǔ)上添加一些其它元素，例如鉬、銅等。添加這些元素的目的是增加材料的電阻率，以減小做成鐵芯后的渦流損失。同時(shí)，添加元素也可以提高材料的硬度，這尤其有利于作為磁頭等有磨損的應(yīng)用。
編輯本段生產(chǎn)過(guò)程　　坡莫合金的生產(chǎn)過(guò)程比較復(fù)雜。例如，板材軋制的工藝、退火溫度、時(shí)間、退火后的冷卻快慢等都對(duì)材料最終的磁性能有很大影響。
　　我國(guó)的坡莫合金牌號(hào)是1jxx。其中，j表示“精密合金”，“1”表示軟磁，后
  坡莫合金面的數(shù)字為序號(hào)，通常表示合金中的含鎳量。例如1j50、1j851等。坡莫合金具有高的導(dǎo)磁率，所以常常用在中高頻變壓器的鐵芯或者對(duì)靈敏度有嚴(yán)格要求的器件中，例如高頻（數(shù)十khz）開(kāi)關(guān)電源變壓器、精密互感器、漏電開(kāi)關(guān)互感器、磁屏蔽、磁軛等。
編輯本段納米氧化層的影響　　采用磁控濺射的方法制備了ta/nife/ta磁電阻薄膜，分別將cofe-nol和al2o3插層引入nife薄膜，研究納米氧化。
　　層(nol)對(duì)nife薄膜性能的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明；將cofe-nol引入nife薄膜，cofe-nol對(duì)nife薄膜性能有重要影響，并且cofe-nol在薄膜中的位置不同影響效果也不同；cofe-nol處于ta/nife界面時(shí)，由于破壞了nife薄膜的織構(gòu)，導(dǎo)致了nife薄膜的各向異性磁電阻(amr)值的減小和矯頑力的上升cofe-nol處于nife/ta界面時(shí)，則不會(huì)破壞nife薄膜的織構(gòu)，其amr值和矯頑力基本沒(méi)有變化。將al2o3插層引入nife薄膜，由于al2o3插層的“鏡面反射”作用，合適厚度的al2o3插層可以改善薄膜的微結(jié)構(gòu)，提高薄膜的磁電阻值，改善薄膜的磁性能。當(dāng)al2o3插層厚度為1.5 nm時(shí)，nife薄膜有最佳的微結(jié)構(gòu)和性能。