Сплав никеля / железа / кремния / бора, сплав NiFeSiB, 1

### **Сплав никель-железо-кремний-бор (NiFeSiB) - аморфный и нанокристаллический материал с мягкими магнитами** #### **Обзор** **Сплав никель-железо-кремний-бор (NiFeSiB)** представляет собой важный класс магнитных материалов, которые могут быть переработаны как в аморфное, так и в нанокристаллическое состояния с помощью методов быстрого затвердевания. Эти сплавы характеризуются уникальной неупорядоченной атомной структурой, что приводит к исключительным магнитным свойствам, включая очень высокую проницаемость, низкие потери в сердечнике и почти нулевую магнитострикцию в оптимизированных составах. Стратегическая комбинация кремния и бора позволяет формировать стекло при быстром затвердевании, способствуя образованию нанокристаллических структур при последующем отжиге. --- #### **Химический состав (атомный % - типичные диапазоны)** | Элемент | Содержание (на.%) | Функция | |---------|-------------|-----------| | **Никель (Ni)** | **30-50%** | Управление насыщением, намагниченностью и температурой Кюри | | **Железо (Fe)** | **Баланс** | Первичный магнитный элемент | | **Кремний (Si)** | **5-15%** | Стеклоформовщик; Повышение удельного электрического сопротивления | | **Бор (Б)** | **5-20%** | Формовщик первичного стекла; Обеспечивает образование аморфной фазы | | **Ниобий (Nb)** | **0-3%** | Ингибитор роста зерна в нанокристаллических версиях | | **Медь (Cu)** | **0-2%** | Зародышеобразующий агент для нанокристаллизации | --- #### **Физические и механические свойства** | Собственность | Аморфное состояние | Нанокристаллическое состояние | |----------|----------------|----------------------| | **Плотность** | 7,2-7,6 г/см³ | 7,3-7,7 г/см³ | | **Температура кристаллизации** | 400-550°C | 500-600°C | | **Удельное электрическое сопротивление** | 120-150 μОм·см | 80-120 μОм·см | | **Теплопроводность** | 8-15 Вт/м·К | 10-20 Вт/м·К | | **Коэффициент теплового расширения** | 8-12 × 10⁻⁶/°C | 9-13 × 10⁻⁶/°C | | **Твердость по Виккерсу** | 800-1000 ВВ | 900-1100 ВВ | | **Прочность на разрыв** | 1500-2000 МПа | 1000-1500 МПа | | **Модуль Юнга** | 100-150 ГПа | 120-170 ГПа | | **Пластичность** | Ограничено | Хрупкий | --- #### **Магнитные свойства** | Собственность | Аморфное состояние | Нанокристаллическое состояние | |----------|----------------|----------------------| | **Индукция насыщения (BSAT)** | 0,8-1,2 т | 1,0-1,4 т | | **Начальная проницаемость (μi)** | 10 000-50 000 | 30 000-100 000 | | **Принудительность (Hc)** | 1-5 А/м | 0,5-2 А/м | | **Потери в активной зоне (на частоте 100 кГц, 0,2 Тл)** | 200-500 кВт/м³ | 100-300 кВт/м³ | | **Температура Кюри** | 250-400°C | 300-500°C | | **Магнитострикция** | 5-20 × 10⁻⁶ | 0-2 × 10⁻⁶ | --- #### **Основные характеристики и применение** **Ключевые характеристики:** - **Сверхнизкие потери в сердцевине**: превосходит обычные кристаллические сплавы на высоких частотах - **Высокая проницаемость**: Отлично подходит для слабых полевых работ - **Магнитострикция, близкая к нулю**: В оптимизированных композициях для снижения шума - **Высокое удельное электрическое сопротивление**: Снижение потерь на вихревые токи - **Отличная частотная характеристика**: Стабильные свойства до нескольких сотен кГц - **Хрупкий характер**: Требует бережного обращения и обработки **Типичные области применения:** - **Высокочастотные трансформаторы**: импульсные источники питания, резонансные преобразователи - **Магнитные датчики**: датчики тока, датчики поля, катушки обнаружения - **Синфазные дроссели**: фильтры электромагнитных помех в силовой электронике - **Импульсные трансформаторы**: Телекоммуникации, радиолокационные системы - **Магнитные усилители**: приложения для управления мощностью - **Прерыватели замыкания на землю**: Устройства безопасности в электрических системах - **Высокодобротные катушки индуктивности**: радиочастотные приложения, коммуникационное оборудование --- #### **Производство и обработка** **Методы производства:** - **Прядение из расплава**: непрерывное производство ленты (толщина 20-30 мкм) - **Планарное литье**: Производство широкой аморфной ленты - **Производство порошков**: газовое распыление для композитных материалов - **Осаждение тонких пленок**: Напыление для микромагнитных устройств **Термообработки:** - **Снятие напряжения**: 300-400°C в магнитном поле - **Нанокристаллизация**: 500-600°C в контролируемой атмосфере - **Отжиг в поле**: Индуцированная магнитная анизотропия --- #### **Международные стандарты и спецификации** | Стандарт | Обозначение | Описание | |----------|-------------|-------------| | **НЭК** | **60404-8-9** | Амагнитные металлические материалы | | **ASTM** | **А801** | Стандартная практика для стальных отливок | | **JIS** | **К2532** | Японский стандарт для аморфных сплавов | | **ГБ/Т** | **19345** | Китайский стандарт для аморфных лент | | **Технические характеристики производителя** | **Разное** | Марки, специфичные для компании (например, Vitroperm, Finemet) | --- #### **Контроль качества и тестирование** - **Магнитные характеристики**: анализ контура B-H, измерение потерь в сердечнике - **Структурный анализ**: рентгеновская дифракция на аморфное содержание - **Термический анализ**: ДСК для кристаллизации - **Механические испытания**: Испытания на твердость, изгиб на пластичность - **Качество поверхности**: Геометрия ленты и шероховатость поверхности --- #### **Сравнение с конкурирующими материалами** | Аспект | Сплав NiFeSiB | Кремнистая сталь | Ферриты | |--------|---------------|---------------|----------| | **Индукция насыщения** | Средний-Высокий | Высокий | Низкий | | **Потери в ядре на частоте 20 кГц** | Очень низкий | Высокий | Низкий | | **Проницаемость** | Очень высокий | Низкий-средний | Средний-Высокий | | **Стоимость** | Средний-Высокий | Низкий | Низкий | | **Частотный диапазон** | До 500 кГц | До 10 кГц | До 1 МГц | --- #### **Резюме** **Сплавы никель-железо-кремний-бор (NiFeSiB)** представляют собой сложный класс магнитных материалов, которые преодолевают разрыв между обычными кристаллическими сплавами и керамическими ферритами. Их способность перерабатываться в аморфное или нанокристаллическое состояния позволяет адаптировать магнитные свойства к конкретным областям применения, особенно в высокочастотной силовой электронике и чувствительных магнитных датчиках. В то время как производственный процесс требует специализированного оборудования для быстрого затвердевания и тщательной термической обработки, получаемые материалы предлагают беспрецедентное сочетание высокой проницаемости, низких потерь и отличных высокочастотных характеристик. Продолжающаяся разработка и стандартизация этих передовых магнитных материалов поддерживают текущую тенденцию к повышению эффективности, уменьшению размеров и улучшению характеристик в современных электронных системах питания и сенсорных приложениях.

Упаковка Стандартная упаковка: Типичная оптовая упаковка включает в себя паллетированный пластик 5 галлонов/25 кг. ведра, бочки с фиброй и сталью до 1 тонны супермешков в полных контейнерах (FCL) или грузовиках (T/L). Исследуемые и отобранные количества, а также гигроскопичные, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут быть упакованы в условиях аргона или вакуума. Растворы упаковываются в полипропиленовые, пластиковые или стеклянные банки объемом до 3223 галлонов для жидкости на поддонах Специальная упаковка доступна по запросу.