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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是具有很高的弱磁場導(dǎo)磁率。它們的飽和磁感應(yīng)強度一般在0.6--1.0t之間。
目錄簡史結(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。
基本特點簡介生產(chǎn)過程納米氧化層的影響簡史結(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。
基本特點簡介生產(chǎn)過程納米氧化層的影響
1913年美國人埃爾門(g.w.elmen)發(fā)現(xiàn)，30％～90％ni-fe合金在弱、中磁場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telcon公司生產(chǎn))。1931年美國人延森(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)展了商品牌號為hipernik的超級鎳鐵合金。1934年美國人凱薩爾(g.a.kelsall)發(fā)現(xiàn)磁場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)磁場熱處理后，μmax提高約10倍。1947年美國人波佐思(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，中國鋼鐵研究總院發(fā)明了用橫向磁場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(中國牌號1j66)。70年代以后，為適應(yīng)高頻開關(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％(原子分數(shù))附近，在此單相合金中會發(fā)生ni3fe長程有序轉(zhuǎn)變，這時合金的點陣常數(shù)和物理性質(zhì)，如電阻率和磁性等都會發(fā)生變化。因此，要考慮有序轉(zhuǎn)變對性能的影響。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λ111和λ100有少許影響。低于tc以下溫度磁場熱處理時產(chǎn)生的ku2要比滑移形變(冷軋時)產(chǎn)生的ku1小一個數(shù)量級。ku1和ku2都是單軸各向異性，所以當沿其擇優(yōu)方向磁化時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。對鎳含量為70％~80％的合金，其kl≤0，易磁化方向為<111>，需避免{100}<001>立方織構(gòu)、混亂取向的隨機織構(gòu)。而鎳為45％~68％的合金k1>0、易磁化方向為<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，露點在一40℃以下的純氫氣氛中或在真空度達10-2～10-3pa的氣氛中進行。
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，ρ=60μω.cm;而在48％時，ρ=45μω.cm)和細晶粒各向同性微結(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。　　該成分范圍內(nèi)的合金具有坡莫合金中最高的飽和磁化強度，且k1>o，易磁化方向為<100>。通過形成立方織構(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、微電機和繼電器等。

(3)50％～65％ni-fe合金�！　≡摮煞址秶鷥�(nèi)合金有最高的居里溫度，飽和磁化強度也較高，且在有序狀態(tài)k1≈o，因此磁場熱處理效應(yīng)特別明顯，能產(chǎn)生很強的感生磁各向異性。低溫(居里點以下約130℃)磁場熱處理時，磁滯回線呈矩形，直流最大磁導(dǎo)率高，但動態(tài)特性較差;高溫(居里點以下約60℃)磁場熱處理時，回線的方形比有所下降，直流最大磁導(dǎo)率不高，但動態(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)或細晶粒二次再結(jié)晶組織，然后進行高溫縱向磁場熱處理，可顯著提高μi和μm。具有細晶各向同性微結(jié)構(gòu)的含鎳65％的鎳鐵合金經(jīng)縱向磁場熱處理，可獲得良好動態(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)橫向磁場熱處理，可得低br扁平狀回線，磁導(dǎo)率在一定的磁場強度范圍內(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�！　≡摮煞址秶�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，再通過控制熱處理的冷卻速度，便可以使k1和λ同時趨近于零，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40～60mh/m。1947年美國波佐思(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150mh/m以上，μm可達1130mh/m。20世紀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，該類合金通過形成立方織構(gòu)，其回線還可呈矩形;同時控制該合金的有序度，使k1≥o，則顯示出良好的動態(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　　permalloy
　　在弱磁場下具有極高磁導(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。
編輯本段簡介　　最簡單的坡莫合金是鐵鎳兩種元素組成的合金，通過適當?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)強度。但是，這種坡莫合金的電阻率低，力學性能不好，所以實際應(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，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)過程　　坡莫合金的生產(chǎn)過程比較復(fù)雜。例如，板材軋制的工藝、退火溫度、時間、退火后的冷卻快慢等都對材料最終的磁性能有很大影響。
　　我國的坡莫合金牌號是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，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靈敏度有嚴格要求的器件中，例如高頻（數(shù)十khz）開關(guān)電源變壓器、精密互感器、漏電開關(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nife薄膜性能的影響.實驗結(jié)果表明；將cofe-nol引入nife薄膜，cofe-nol對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，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，則不會破壞nife薄膜的織構(gòu)，其amr值和矯頑力基本沒有變化。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al2o3插層厚度為1.5 nm時，nife薄膜有最佳的微結(jié)構(gòu)和性能。