Terdapat beberapa jenis bahan magnet lembut.
Besi dan keluli karbon rendah
Besi dan keluli karbon rendah mungkin merupakan bahan magnet lembut yang paling biasa dan paling murah. Mereka mempunyai nilai BS ~2.15 T yang agak tinggi, yang hanya lebih rendah daripada aloi Fe-Co yang mahal. Tetapi rintangannya agak rendah, yang mengehadkan penggunaannya dalam aplikasi dinamik. Besi dan keluli karbon rendah biasanya digunakan untuk aplikasi statik/berfrekuensi rendah, seperti teras elektromagnet, geganti, dan beberapa motor berkuasa rendah yang kos bahan menjadi perhatian utama.
Aloi besi-silikon
Penambahan beberapa silikon kepada besi akan meningkatkan kerintangannya terutamanya, oleh itu, sangat bermanfaat untuk menghalang kehilangan arus pusar. Walaupun terdapat sedikit penurunan kemagnetan tepu dan suhu Curie, aloi Fe-Si digunakan secara meluas dalam mesin elektrik yang beroperasi pada dari 50 Hz hingga beberapa ratus Hz. Untuk mengurangkan lagi kehilangan arus pusar, aloi Fe-Si sering digulung kepada bentuk jalur nipis. Ketebalan untuk aloi Fe-Si yang paling biasa adalah sama dengan atau kurang daripada 0.35mm. Bergantung kepada syarat penggelek dan rawatan haba, aloi Fe-Si boleh dikelaskan sebagai Berorientasikan Bijian (GO) dan Tidak Berorientasikan (NO). GO Fe-Si digunakan untuk transformer, manakala NO Fe-Si digunakan untuk motor elektrik.
Aloi besi-nikel
Nikel boleh ditambah kepada besi untuk membentuk larutan pepejal seragam dalam julat komposisi luas 35 wt. % hingga 80 berat. % Ni. Aloi dengan komposisi berhampiran Fe20Ni80 dinamakan sebagai Permalloy (kini orang cenderung untuk memanggil semua aloi besi-nikel dengan kandungan nikel lebih tinggi daripada 35 wt. % sebagai Permalloy). Kandungan kecil unsur lain seperti Mo, Cu, dan Cr biasanya ditambah untuk menambah baik sifat magnet Permalloy. Diproses melalui pelarasan komposisi dan rawatan haba yang halus, Permalloy boleh menjadi salah satu bahan magnet yang paling lembut di dunia, yang kebolehtelapannya boleh setinggi 1 200 000. Salah satu kelemahan Permalloys ialah kemagnetan tepunya, iaitu hanya kira-kira 0.8 T, jauh lebih rendah daripada aloi besi dan Fe-Si. Dengan penurunan kandungan nikel, BS akan meningkat terlebih dahulu, mencapai maksimum 1.6T pada sekitar kandungan nikel 48 wt. %, bagaimanapun, kebolehtelapan tidak akan sebaik aloi dengan kandungan nikel yang tinggi. Aloi besi-nikel ialah aloi magnet yang paling serba boleh, sifat magnetnya boleh ditala dengan melaraskan komposisi, penyepuhlindapan magnetik, dan gelek mekanikal, dsb. Aloi besi-nikel juga membentangkan kebolehbentukan yang sangat baik, yang boleh digulung ke bawah sehingga nipis 20 mikron. Akibatnya, aloi nikel-besi boleh didapati dalam aplikasi yang luas seperti perisai medan magnet, gangguan kerosakan tanah, penderia magnet, kepala rakaman untuk pita magnetik, elektronik kuasa, dsb.
Aloi besi-kobalt
Menambah kobalt pada besi akan meningkatkan kedua-dua suhu Curie dan BS. Untuk kandungan kobalt dalam julat 33 wt. % hingga 50 wt. %, BS boleh setinggi 2.4T. Walaupun tidak selembut aloi besi-nikel, aloi besi-kobalt membentangkan nilai BS tertinggi di antara semua aloi magnetik yang lain. Untuk meningkatkan kebolehbentukan, 2 wt. % daripada vanadium ditambah kepada aloi Fe50Co50, supaya ia boleh digulung ke bawah sehingga nipis 50 mikron. Penambahan vanadium juga boleh meningkatkan kerintangan aloi besi-kobalt. Oleh kerana BS tertinggi, aloi besi-kobalt amat diperlukan untuk aplikasi yang memerlukan nisbah kuasa kepada berat yang tinggi, seperti motor dan transformer yang digunakan dalam peranti bawaan angkasa.
Aloi amorfus dan nanohabluran
Aloi amorfus, juga sering dipanggil gelas logam, boleh dihasilkan melalui pemejalan cepat. Tiada susunan jarak jauh untuk atom dalam aloi amorf, oleh itu, kerintangan biasanya tinggi, dan tiada anisotropi kristal magneto. Tambahan pula, reben amorfus yang nipis sekitar 20 hingga 30 mikron boleh dihasilkan dengan mudah melalui tuangan aliran satah. Semua watak ini menjamin aloi amorfus menjadi calon yang sangat baik untuk magnet lembut. Mengikut komposisi, kebanyakan magnet lembut amorfus yang tersedia secara komersial boleh dikelaskan sebagai Fe-bes, Co-bes, dan (Fe, Ni) berasaskan. Bagi ketiga-tiga jenis ini, jumlah kandungan Fe, Co, dan Ni adalah kira-kira 75-90 berat.%, remanen adalah metaloid dan unsur pembentuk kaca seperti Si, B, P, C, dan Zr, Nb, Mo , dsb. Antara jenis ini, berasaskan Fe mempunyai BS tertinggi kira-kira 1.6 T dan kos terendah. Kehilangan besi aloi amorf berasaskan Fe hanya satu pertiga daripada keluli Fe-Si. Jika keluli Fe-Si dalam pengubah kuasa boleh digantikan dengan aloi amorfus asas Fe, sejumlah besar kuasa elektrik boleh dijimatkan, tetapi kos bahan untuk yang terakhir adalah lebih tinggi. Aloi amorfus berasaskan bersama biasanya mempunyai BS lebih rendah daripada 0.8 T tetapi kebolehtelapan jauh lebih tinggi dan hampir sifar nilai magnetostriction, yang setanding dengan permalloy paling lembut, dan boleh berprestasi lebih baik pada frekuensi yang lebih tinggi kerana kerintangannya yang lebih tinggi. Aloi amorf berasaskan (Fe, Ni) menunjukkan sifat magnet sederhana berbanding dengan dua yang lain.
Keadaan amorf ialah keadaan metastabil. Apabila dipanaskan di atas suhu kritikal, nukleasi dan pertumbuhan mikrokristal berlaku dengan cepat. Untuk aloi magnet lembut amorfus konvensional, semasa penghabluran, saiz mikrohablur akan membesar sehingga beberapa ratus nanometer dalam masa yang sangat singkat dan merosot sifat magnet lembut dengan teruk. Namun begitu, orang ramai mendapati bahawa dengan penambahan sejumlah Nb dan Cu kepada aloi amorf berasaskan Fe, proses penghabluran boleh terkawal dan taburan seragam nanohablur dengan saiz kira-kira 10 nm dalam matriks amorfus boleh diperolehi. Sifat magnetik aloi nanohablur berasaskan Fe seperti itu adalah lebih lembut daripada aloi amorf yang sepadan, iaitu, kebolehtelapan yang lebih tinggi dan daya paksaan yang lebih rendah, walaupun BS juga lebih rendah (~1.2 T). Sumber sifat magnetik lembut yang sangat baik untuk aloi nanohablur berasaskan Fe ialah kedua-dua nilai anisotropi magneto-habluran dan magnetostriksi boleh ditala kepada hampir sifar. Aloi amorf berasaskan Permalloy dan Co-based juga boleh mempunyai nilai hampir sifar anisotropi dan magnetostriction magneto-kristal, tetapi BS aloi nanokristalin berasaskan Fe adalah lebih tinggi. Oleh itu, aloi nanohabluran mungkin salah satu bahan magnet lembut yang paling menjanjikan. Ia digunakan secara meluas dalam pengecas tanpa wayar, induktor frekuensi tinggi, penderia magnet, perisai elektromagnet, gangguan kerosakan tanah, dan sebagainya.
Komposit magnet lembut
Seperti yang dinyatakan sebelum ini, ketebalan bahan magnet lembut memainkan peranan penting untuk mengurangkan kehilangan arus pusar, oleh itu aloi magnet lembut harus dibuat dalam bentuk salutan nipis untuk kegunaan dinamik. Jika kita memecahkan dua lagi dimensi jalur magnet lembut, iaitu, kita menggunakan aloi magnet lembut dalam bentuk serbuk, maka kehilangan arus pusar boleh dikurangkan lagi, dan komponen yang dibuat dengannya boleh digunakan pada lebih tinggi. frekuensi. Untuk merealisasikan penggunaan sedemikian, serbuk aloi disediakan terlebih dahulu (dalam kebanyakan kes dengan kaedah pengabusan), zarah kemudiannya harus disalut dengan lapisan penebat, selepas itu, serbuk dicampur dengan sedikit pelincir dan dimampatkan pada tahap yang kuat. tekanan 600-800 MPa kepada bentuk akhir. Produk magnet lembut yang dibuat oleh proses sedemikian dipanggil Komposit Magnetik Lembut (SMC) atau teras serbuk. Satu lagi kelebihan SMC ialah ia boleh dijadikan pelbagai teras berbentuk khas yang hampir tidak dibuat dengan kaedah susun laminasi tradisional, yang memberi manfaat kepada reka bentuk baru peranti elektromagnet. Kelemahan utama SMC ialah kebolehtelapannya agak rendah. Pada masa kini, SMC yang paling biasa dibuat oleh serbuk Fe, Fe-Si, Fe-Si-Al, Fe-Ni, aloi amorf dan nanokristalin, dll.
Ferit lembut
Semua bahan magnet lembut yang dinyatakan di atas adalah logam, oleh itu, kesan arus pusar tidak dapat dielakkan. Ferit lembut adalah tersendiri kerana ia adalah sebatian ionik dan mempunyai kerintangan beberapa urutan magnitud yang lebih tinggi daripada bahan magnet lembut logam. Oleh itu, untuk aplikasi dengan kekerapan sehingga 1 MHz, ferit lembut adalah pilihan terbaik berkenaan dengan kehilangan tenaga. Kelemahan utama untuk ferit lembut ialah BS adalah agak rendah. Dua jenis ferit lembut yang paling biasa ialah ferit Mn-Zn ((Mn, Zn)Fe2O4) dan ferit Ni-Zn ((Ni, Zn)Fe2O4). Ferit Mn-Zn biasanya digunakan di bawah 1 MHz, manakala ferit Ni-Zn boleh digunakan pada frekuensi yang lebih tinggi, tetapi BS dan kebolehtelapan untuk yang terakhir adalah lebih rendah.
Sebagai kesimpulan, bahan magnet lembut sensitif kepada medan magnet luaran, ciri ini menjadikannya sangat diperlukan untuk banyak aplikasi terutamanya dalam bidang kejuruteraan elektrik, seperti transformer, motor elektrik, pengecas wayarles, peranti elektronik kuasa, dll. Untuk magnet lembut yang baik , ketumpatan fluks tepu, kebolehtelapan, kerintangan, dan suhu Curie hendaklah setinggi mungkin, manakala pekali coercivity dan magnetostrictionnya hendaklah serendah mungkin. Tidak ada satu jenis bahan magnet lembut yang boleh mengalahkan semua yang lain dalam semua aspek prestasi. Untuk memilih bahan yang paling sesuai, pertukaran antara kos, kehilangan besi, ketumpatan fluks tepu dan kebolehtelapan mesti dibuat.
Besi dan keluli karbon rendah mempunyai ketumpatan fluks tepu yang sangat baik, tetapi kerintangannya adalah rendah, mengehadkan penggunaannya untuk aplikasi dinamik. Pelbagai unsur pengaloian boleh ditambah ke dalam besi untuk mengoptimumkan prestasi magnetnya dalam aspek tertentu. Aloi Fe-Si mempunyai kerintangan yang jauh lebih tinggi daripada besi tulen dan ketumpatan fluks tepu yang agak tinggi, ia digunakan secara meluas untuk transformer dan motor elektrik yang dikendalikan pada 50/60 Hz dan mengambil bahagian terbesar daripada keseluruhan pasaran bahan magnet lembut. Aloi amorf berasaskan Fe berprestasi jauh lebih baik daripada aloi Fe-Si berkenaan dengan kehilangan besi dan boleh dikendalikan pada frekuensi yang lebih tinggi, tetapi kosnya juga lebih tinggi. Aloi Fe-Co membentangkan nilai tertinggi ketumpatan fluks tepu. Dengan kuasa/tork keluaran yang sama, mesin elektrik yang dibuat oleh aloi Fe-Co boleh mempunyai saiz yang lebih kecil dan kurang jisim. Aloi Fe-Ni, aloi amorfus berasaskan Co dan aloi nanohablur berasaskan Fe adalah bahan magnet yang paling lembut, kerana kedua-dua nilai anisotropi magneto-habluran dan pekali magnetostriksi bagi mereka boleh ditala kepada hampir sifar secara serentak. Antaranya, aloi nanokristalin berasaskan Fe mempunyai ketumpatan fluks tepu tertinggi, ia adalah salah satu jenis bahan magnet lembut yang paling menjanjikan. SMC atau teras serbuk akan berprestasi lebih baik pada frekuensi yang lebih tinggi daripada bahan magnet lembut logam lain dalam bentuk jalur nipis kerana zarah dipisahkan oleh lapisan penebat supaya kesan arus pusar boleh dihalang dengan banyak. Kelemahan SMC adalah kebolehtelapan yang rendah dan kehilangan histerisis yang tinggi. Ferit lembut mempunyai kerintangan beberapa urutan magnitud lebih tinggi daripada bahan magnet lembut logam, akibatnya, ia adalah pilihan terbaik buat masa ini untuk frekuensi operasi berhampiran atau melebihi 1 MHz, tetapi ketumpatan fluks tepunya adalah rendah. Sesetengah pakar percaya bahawa dalam sesetengah aplikasi, ferit lembut boleh digantikan oleh SMC untuk mengurangkan saiz dan jisim peranti frekuensi tinggi jika teknologi pemprosesan untuk SMC boleh dipertingkatkan.
