铁铝合金是以铁和铝(约6%~16%范围)为主要元素组成,具有很高的电阻率,密度小,硬度高,耐磨性好,抗振动和冲击性能好,因此用铁铝合金制成的器件涡流损耗小、质量轻。但含铝量超过10%时,铁铝合金变脆,塑性降低,给加工带来困难。合金的饱和磁感应强度随铝含量增加而下降

中文名

铁铝合金

外文名

iron-aluminum alloys

应用

电工领域

学科

材料科学

类型

软磁合金

特性

高电阻率,密度小,耐磨性好

介绍

铁铝合金是以铁、铝(6%~16%)为主要成分,不含贵重元素的另一类高电磁性能的软磁合金,在微电机中也得到应用。

常用的铁铝合金可以有冷轧或热轧带材,片厚0.1~0.5mm。其主要特点是有高的电阻率和硬度,密度较小(6.5~7.2g/mm),抗振动和抗冲击性能良好,其磁性能对应力不像铁镍合金那样敏感。用铁铝合金片制造的铁心,涡流损耗小,重量较轻,有良好的耐中子辐射性能。当含铝量超过16%时,铁铝合金变脆,塑性减弱,机械加工困难。含铝量增加还使饱和磁感应强度降低。铁铝合金制成的铁心与铁镍合金铁心一样,需要最终高温退火处理,消除应力,提高磁性能。

常用铁铝合金型号有1J6、1J12和1J16等。型号中最后数字为含铝量,随着含铝量的增加,材料的磁导率和电阻率变高,而饱和磁感应强度降低。

磁性能

铁铝合金为铝溶于α铁中的固溶体组织,体心立方结构,可形成两种不同类型的有序相结构FeAl和FeAl。Al含量<9.6wt.%不存在有序——无序转变;9.6~19.4wt.%时,存在FeAl有序——无序转变。

低铝(<6wt.%)合金与等量Fe-Si合金相似,易加工、耐蚀性好,不存在有序—无序转变,磁性稳定,对应力不敏感。11wt.%合金直流磁性与中Ni坡莫合金相近,在800A/m以下磁感强度比工业纯铁好。12wt.%合金存在有序—无序转变,磁晶各向异性常数趋于零,磁致伸缩系数较高,有较高饱和磁感应强度(1.20T),高电阻率(100μΩ·cm),磁性能与有序度有关。

16wt.%合金同时存在FeAl和FeAl有序—无序转变,无序时磁晶各向异性和磁致伸缩系数为低值,可获得高磁导率。添加2—3%Mo可进一步提高电阻率、磁导率,饱和磁感应强度降低。低铝合金用作微电机、电磁阀、磁屏蔽材料。高铝合金可部分代替Fe-Ni系坡莫合金,用作中频变压器、换能器磁头等。

性能及用途

铁铝合金的性能和用途见表1。

表1铁铝合金的性能和用途

牌号品种厚度(mm)μ(mH/m)(0.4A/m时)μ(mH/m)H(A/m)B(T)密度(g/cm)电阻率(μΩ·m)特点和用途
1J16温轧带材0.205.062.73.20.656.51.40~1.60电阻率高,硬度高,比重小,耐磨性好,应力敏感性小,中子辐照磁性变化小,在弱磁场下有较高的磁导率,可部分取代1J79合金,主要用于磁屏蔽、小功率变压器、继电器、微电机、信号放大器、输入输出变压器及磁头等
热轧板材0.357.537.64.00.65
1J13温轧热轧0.200.350.45~0.836.3~12.548.0~57.61.05~1.106.61.25~1.30λ较高(=35×10)和B较高,可替代纯Ni,作超声波清洗机和其他超声波换能元件
牌号品种厚度(mm)μ(mH/m)(0.4A/m时)μ(mH/m)H(A/m)B(T)密工(g/cm)电阻率(μΩ·m)特点和用途
1J12温轧热轧0.200.35(μ0.01)3.131.312.01.26.70.90~1.00具有较高磁导率和B,可替代部分1J50,1J46合金,用于中等磁场工作元件如微电机、音频变压器、脉冲变压器等
1.16冷轧0.200.50(μ0.01)2.5~6.918.9~62.748.01.37.20.70高B,低B(0.25~0.5T),良好抗大气腐蚀性,加工性好,可替代部分硅钢,作脉冲变压器、功率变压器电感元件、电磁阀、电磁离合器铁芯