基础知识详解：软磁材料概念及计算公式
相信大家都很熟悉软磁材料，大多应用于日常的磁性元件中，在电路中起到重要的作用。但是未必有人知道软磁材料的概念，公式的计算以及具体的应用。本文就带大家一起探知软磁材料的基础知识。
基本概念 ：(根据我国的计量法，物理量单位采用国际单位制，即SI。为方便理解，这里列出一些常用量的换算。)
磁感应强度B：磁感应强度B可以这样定义，足够小的电流元Idl(I为导线回路中的恒定电流，dl为导线回路中沿电流方向所取的矢量线元)在磁场中所受的力最大方向时，所受到的最大力dFmax与Idl的比值。B=dFmax/Idl
在SI中，磁感应强度B单位特[斯拉]T，1T=1N/A•m=1Wb/m2,1T=10000Gs(高斯)。
磁场强度H：磁场强度H与电场中的电位移矢量D相似。
真空中磁场的磁感应强度B0，由于引入磁介质而产生附加磁场，其磁感应强度B’，则磁介质总的磁感应强度B是B0和B’的矢量和，即B=B0+B’。B与B0的大小比称相对磁导率 μr= B/B0 。不同的物质对磁场的影响非常大，因此引出了一个辅助矢量——磁场强度H。磁介质内磁场强度H沿闭合路径的环流等于闭合路径包围的所有传导电流的代数和(存在磁介质时的环路安培定理)。H=NI/，为到磁环有效磁路长度。
B-H磁化曲线：
B-H磁化曲线图示
软磁材料在交变磁场中，刚开始O点随着电流nI变大， B开始缓慢变大，当到a1点时，B急剧变大，当到a2点，B增加变缓，当到a3点H再变大时，B几乎不再变大，我们说材料被磁化到了饱和。达到饱和之后，无论H怎样增大，材料的磁感应强度也不再增大。此时的磁感应强度 称为饱和磁感应强度，用Bs来表示。B-H关系画成曲线，就是材料B-H磁化曲线。饱和磁感应强度是磁性材料的一个重要指标。
在SI中，磁场强度H单位是安[培]每米(A/m)。
磁导率μ：
磁导率μ图示
在各向同性的均匀磁介质中，B与H成正比关系：B=μH，μ称为磁介质的磁导率 μ=B/H，磁导率实际上代表了磁性材料被磁化的容易程度。在磁化的不同阶段，材料的磁导率也不同，磁导率在最高点称为最大磁导率。在磁化起始点的磁导率称为初始磁导率，简称初导。磁导率是软磁材料另一个非常重要指标。在SI单位制中，磁导率的单位亨[利]每米H/m，常用T/(A/m)，T/(A/cm)，但一般用相对磁导率μr来表示。1(H/m)=T/(A/m)=100T/(A/cm)，在有些资料上用特/奥(斯特)(T/Oe)或高斯/奥(斯特)(Gs/Oe)，高斯与奥斯特都是以前的物理量。1A/m=4πe-3 Oe ，磁导率为1Gs/Oe 的磁介质的相对磁导率为1。相对磁导率μr是无量纲量。
(一)非晶、纳米晶软磁合金带材
生产过程简介：
非晶态软磁合金带材是60年代问世的一种高新技术材料，其制备工艺采用速度为每秒近一百万度的快速冷凝技术，将熔融合金钢水急速冷却成厚度约25-30微米的合金带材，其微观结构完全不同于传统的金属合金材料。具有优异的磁性能(电阻率高、损耗小)；硬度高、韧性好，耐高温耐腐蚀；机电耦合系数、热传导性好;是一种绿色、环保、高效、节能的功能材料。
非晶、纳米晶材料技术简介
1非晶软磁合金材料及其应用
1.1非晶软磁合金材料及其形成机理我们根据原子排列方式把物质划分为晶体和非晶体两类。物质里面的原子排列是整齐有序的叫做晶体；物质的原子排列是混乱的叫做非晶体。通常情况下，金属及合金在从液体凝固成固体时，原子总是从液体的混乱排列转变成整齐的排列，即成为晶体。但是，如果金属或合金的凝固速度非常快(例如用每秒高达一百万度的冷却速率将铁-硼合金熔体凝固)，原子来不及整齐排列便被冻结住了，最终的原子排列方式类似于液体，是混乱的，这就是非晶合金(又称为金属玻璃)。
1.2非晶软磁合金材料的种类
1.2.1铁基非晶合金
铁基非晶合金：主要元素是铁、硅、硼、碳、磷等。它们的特点是磁性强(饱和磁感应强度可达1.4-1.7T)、磁导率、激磁电流和铁损等软磁性能优于硅钢片，价格便宜，最适合替代硅钢片，特别是铁损低( 为取向硅钢片的1/3-1/5)，代替硅钢做配电变压器可降低铁损60-70%。铁基非晶合金的带材厚度为0.03毫米左右，广泛应用于中低频变压器的铁心(一般在10千赫兹以下)，例如配电变压器、中频变压器、大功率电感、电抗器等。
1.2.2铁镍基非晶合金
铁镍基非晶合金：主要由铁、镍、硅、硼、磷等组成，它们的磁性比较弱(饱和磁感应强度大约为1T以下)，价格较贵，但磁导率比较高，可以代替硅钢片或者坡莫合金，用作高要求的中低频变压器铁心，例如漏电开关互感器。
1.2.3钴基非晶合金
钴基非晶合金：由钴和硅、硼等组成，有时为了获得某些特殊的性能还添加其它元素，由于含钴，它们价格很贵，磁性较弱(饱和磁感应强度一般在1T以下)，但磁导率极高，一般用在要求严格的军工电源、或高端民用电源中的变压器、电感等，替代坡莫合金和铁氧体。
1.2.4纳米(超微晶)软磁合金材料
铁基纳米晶合金由铁、硅、硼和少量的铜、钼、铌等组成，其中铜和铌是获得纳米晶结构必不可少的元素。它们首先被制成非晶带材，然后经过适当退火，形成微晶和非晶的混合组织。这种材料虽然便宜，但磁性能极好，某些领域几乎能够和非晶合金中最好的钴基非晶合金相媲美，但是却不含有昂贵的钴，是工业和民用中高频变压器、互感器、电感的理想材料，也是坡莫合金和铁氧体的换代产品。
2、非晶软磁合金材料的优点
2.1优良的磁性
与传统的金属磁性材料相比，由于非晶合金原子排列无序，没有晶体的各向异性，而且电阻率高，因此具有高的导磁率、低的损耗，是优良的软磁材料，代替硅钢、坡莫合金和铁氧体等作为变压器铁心、互感器、传感器等，可以大大提高变压器效率、缩小体积、减轻重量、降低能耗。非晶合金的磁性能实际上是迄今为止非晶合金最主要的应用领域。
2.2高强韧性
明显高于传统的钢铁材料，可以作复合增强材料，如钓鱼杆等。国外已经把块状非晶合金应用于高尔夫球击球拍头和微型齿轮。非晶合金丝材可能用在结构零件中，起强化作用。另外，非晶合金具有优良的耐磨性，再加上它们的磁性，可以制造各种磁头。
2.3灵活的处理工艺
和其它磁性材料相比，非晶合金具有很宽的化学成分范围，而且即使同一种材料，通过不同的后续处理能够很容易地获得所需要的磁性。所以非晶合金的磁性能是非常灵活的，选择余地很大，为电力电子元器件的选材提供了方便。
2.4制造工艺简单，节能、环保
传统的薄钢板成品可以说需要若干工艺环节和数十道工序。由于环节多且工艺繁杂，传统的钢铁企业都是耗能大户和污染大户，有“水老虎”和“电老虎”之称。而非晶合金的制造是在炼钢之后直接喷带，只需一步就制造出了薄带成品，工艺大大简化，节约了大量宝贵的能源，同时无污染物排放，对环境保护非常有利。正是由于非晶合金制造过程节能，同时它的磁性能优良，降低变压器使用过程中的损耗，因此被称为绿色材料和二十一世纪的材料。
