Yumuşak Manyetik Kompozitler
Yumuşak manyetik malzemelerin kalınlığı girdap akımı kayıplarını azaltmada önemli bir rol oynar, bu nedenle yumuşak manyetik alaşımlar dinamik kullanımlar için ince laminasyon şeklinde yapılmalıdır. Yumuşak manyetik şeridin diğer iki boyutunu kırarsak, yani yumuşak manyetik alaşımları toz halinde kullanırsak, girdap akımı kayıpları daha da azaltılabilir ve yapılan bileşenler çok daha yüksek oranda kullanılabilir. frekanslar. Böyle bir kullanımın gerçekleştirilmesi için öncelikle alaşım tozları hazırlanır (çoğu durumda atomizasyon yöntemleriyle), parçacıklar daha sonra bir yalıtım katmanı ile kaplanır, daha sonra tozlar çok az miktarda yağlayıcı ile karıştırılarak yoğun bir şekilde sıkıştırılır. son şekle 600-800 MPa'lık basınç. Bu tür işlemlerle yapılan yumuşak manyetik ürünlere Yumuşak Manyetik Kompozitler (SMC'ler) veya toz çekirdekler adı verilir. SMC'lerin bir başka avantajı da, geleneksel laminasyon istifleme yöntemleriyle neredeyse hiç yapılmayan, özel olarak şekillendirilmiş çeşitli çekirdekler haline getirilebilmeleridir; bu, elektromanyetik cihazların yeni tasarımına fayda sağlar. SMC'lerin temel dezavantajı geçirgenliklerinin nispeten düşük olmasıdır. Günümüzde en yaygın SMC'ler Fe, Fe-Si, Fe-Si-Al, Fe-Ni, amorf ve nanokristal alaşımlar vb. tozlarından yapılmaktadır.
Yumuşak Ferritler
Yukarıda bahsedilen yumuşak manyetik malzemelerin tümü metaldir, bu nedenle girdap akımı etkisinden kaçınılamaz. Yumuşak ferritler, iyonik bileşikler olmaları ve metalik yumuşak manyetik malzemelerinkinden birkaç kat daha yüksek dirence sahip olmaları bakımından ayırt edicidir. Bu nedenle frekansı 1 MHz'e kadar olan uygulamalarda enerji kayıpları açısından yumuşak ferritler en iyi seçimdir. Yumuşak ferritlerin ana dezavantajı BS'nin nispeten düşük olmasıdır. En yaygın yumuşak ferritlerin iki türü Mn-Zn ferritleri ((Mn, Zn)Fe2O4) ve Ni-Zn ferritleridir ((Ni, Zn)Fe2O4). Mn-Zn ferritleri yaygın olarak 1 MHz'in altında kullanılırken, Ni-Zn ferritleri çok daha yüksek frekanslarda kullanılabilir, ancak ikincisi için BS ve geçirgenlik daha düşüktür.
Demir ve Düşük Karbonlu Çelikler
Demir ve düşük karbonlu çelikler en yaygın ve en ucuz yumuşak manyetik malzemeler olabilir. Oldukça yüksek bir BS ~2,15 T değerine sahiptirler; bu yalnızca pahalı Fe-Co alaşımlarından daha düşüktür. Ancak dirençleri oldukça düşüktür, bu da dinamik uygulamalarda kullanımlarını sınırlamaktadır. Demir ve düşük karbonlu çelikler genellikle elektromıknatıs çekirdeği, röleler ve malzeme maliyetinin önemli olduğu bazı düşük güçlü motorlar gibi statik/düşük frekanslı uygulamalar için kullanılır.
Demir-silikon Alaşımları
Demire birkaç silikon eklenmesi direncini önemli ölçüde artıracaktır, bu nedenle girdap akımı kaybının engellenmesi için çok faydalıdır. Doyma mıknatıslanmasının ve Curie sıcaklığının biraz azalmasına rağmen, Fe-Si alaşımları 50 Hz'den birkaç yüz Hz'e kadar çalışan elektrik makinelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Girdap akımı kaybını daha da azaltmak için Fe-Si alaşımları genellikle ince şeritler halinde yuvarlanır. En yaygın Fe-Si alaşımının kalınlığı 0,35 mm'ye eşit veya daha azdır. Haddeleme ve ısıl işlem koşullarına bağlı olarak Fe-Si alaşımı, Tahıl Yönelimli (GO) ve Yönlendirmesiz (NO) olarak sınıflandırılabilir. GO Fe-Si transformatörler için kullanılırken NO Fe-Si elektrik motorları için kullanılır.
Demir-nikel Alaşımları
Ağırlıkça %35'lik geniş bir bileşim aralığında düzgün katı çözeltiler oluşturmak için demire nikel eklenebilir. ağırlıkça % ila 80 arası. %Ni. Fe20Ni80'e yakın bileşime sahip alaşımlar Permalloy olarak adlandırıldı (günümüzde insanlar nikel içeriği ağırlıkça %35'ten yüksek olan tüm demir-nikel alaşımlarını Permalloy olarak adlandırma eğilimindedir). Permalloy'un manyetik özelliklerini geliştirmek için genellikle Mo, Cu ve Cr gibi diğer elementlerin küçük içeriği eklenir. Hassas bileşim ayarı ve ısıl işlemle işlenen Permalloy, geçirgenliği 1 200 000 kadar yüksek olabilen dünyanın en yumuşak manyetik malzemelerinden biri olabilir. Permalloyların dezavantajlarından biri, demir ve Fe-Si alaşımlarından çok daha düşük olan, yalnızca yaklaşık 0,8 T olan doyma mıknatıslanmalarıdır. Nikel içeriğinin azalmasıyla birlikte BS ilk olarak artacak ve ağırlıkça %48 nikel içeriğinde maksimum 1,6T'ye ulaşacak. Ancak %, geçirgenlik yüksek nikel içeriğine sahip alaşımlar kadar iyi olmayacaktır. Demir-nikel alaşımı çok yönlü manyetik alaşımdır; manyetik özellikleri bileşim, manyetik tavlama ve mekanik haddeleme vb. ayarlanarak ayarlanabilir. Demir-nikel alaşımı aynı zamanda çok iyi şekillendirilebilirlik sunar ve 20°C'ye kadar inceltilebilir. mikron. Sonuç olarak nikel-demir alaşımları, manyetik alan koruma, toprak arıza kesicisi, manyetik sensörler, manyetik bantlar için kayıt kafası, güç elektroniği vb. gibi geniş uygulamalarda bulunabilir.
Demir-kobalt Alaşımları
Demire kobalt eklenmesi hem Curie sıcaklığını hem de BS'yi artıracaktır. Ağırlıkça %33 aralığında kobalt içeriği için. ağırlıkça % ila 50 %, BS 2,4T kadar yüksek olabilir. Demir-nikel alaşımı kadar yumuşak olmasa da demir-kobalt alaşımları diğer manyetik alaşımlar arasında en yüksek BS değerini sunar. Şekillendirilebilirliği arttırmak için ağırlıkça 2. Fe50Co50 alaşımına % oranında vanadyum eklenir, böylece 50 mikrona kadar inceltilebilir. Vanadyum ilavesi aynı zamanda demir-kobalt alaşımının direncini de artırabilir. Demir-kobalt alaşımları, en yüksek BS nedeniyle, uzay araçlarında kullanılan motorlar ve transformatörler gibi yüksek güç/ağırlık oranının gerekli olduğu uygulamalar için vazgeçilmezdir.
Amorf ve Nanokristalin Alaşımlar
Sıklıkla metalik camlar olarak da adlandırılan amorf alaşımlar, hızlı katılaştırma yoluyla üretilebilir. Amorf alaşımlarda atomlar için uzun menzilli bir düzen yoktur, bu nedenle direnç genellikle yüksektir ve manyetokristalin anizotropi yoktur. Ayrıca, yaklaşık 20 ila 30 mikron kadar ince amorf şeritler, düzlemsel akışlı döküm yoluyla kolaylıkla üretilebilir. Tüm bu karakterler amorf alaşımların yumuşak mıknatıslar için mükemmel adaylar olduğunu garanti eder. Bileşimlerine göre ticari olarak temin edilebilen amorf yumuşak mıknatısların çoğu Fe-bazlı, Ko-bazlı ve (Fe, Ni) bazlı olarak sınıflandırılabilir. Bu üç tür için, Fe, Co ve Ni'nin toplam içeriği ağırlıkça yaklaşık %75-90'tir; geri kalanlar Si, B, P, C ve Zr, Nb, Mo gibi metaloidler ve cam oluşturucu elementlerdir. Bu türler arasında Fe bazlı, yaklaşık 1,6 T ile en yüksek BS'ye ve en düşük maliyete sahiptir. Fe bazlı amorf alaşımın demir kaybı Fe-Si çeliğininkinin yalnızca üçte biri kadardır. Güç transformatörlerindeki Fe-Si çeliği, Fe bazlı amorf alaşımla değiştirilebilirse, büyük miktarda elektrik gücünden tasarruf edilebilir, ancak ikincisi için malzeme maliyeti daha yüksektir. Eş bazlı amorf alaşımlar genellikle 0,8 T'den daha düşük BS'ye sahiptir, ancak çok daha yüksek geçirgenliğe ve sıfıra yakın manyetostriksiyon değerine sahiptir; bu, en yumuşak permalloy ile karşılaştırılabilir ve daha yüksek dirençliliği nedeniyle daha yüksek frekanslarda daha iyi performans gösterebilir. (Fe, Ni) bazlı amorf alaşımlar, diğer ikisine kıyasla orta düzeyde manyetik özellikler sunar.