[发明专利]高频用高电阻率、高磁导率合金的最佳化学成分设计方法

说明书

本发明是关于软磁合金化学成份的设计方法。

在国外有用磁性原子比经验规律[1，2，3]来设计一般高磁导率合金的化学成份（电阻率ρ一般≯70μΩ·cm），但没有专门对用于高频开关电源（频率在20KHz以上）的高电阻率高磁导率合金最佳化学成份进行设计的方法。

本发明的目的是要修正和发展“磁性原子比”理论，使之能按下列性能要求设计合金的最佳化学成份，该性能要求是：

ρ≥0.70μΩ·m

μi≥37.5mH/m（30000Gs/Oe）

Bs≥0.55T

电阻率增大涡流损耗变小，对高频开关电源（20KHz）一般要求电阻率大于0.7μΩ·m，Bs增大，可缩小体积减轻重量，有利于小型化。

本发明内容

（1）合金的“磁性原子比”应符合如下规律：

P 1=C N i 磁C F e=C N i - Σ ［(Ai / μ N i ) - 1］C iCF e = 3.23 ± 0.79]]>

P₂＝∑AiCi＝28.16±5.64（at%）

C_Fe＝12.81±2.50（at%）

式中C_Ni、C_Ni磁为合金中Ni和磁性Ni原子的原子百分含量;

C_Fe为合金中Fe原子百分含量;

Ai，Ci为i种合金元素的价电数和原子百分含量;

μ_Ni为Ni原子磁矩值;取0.6μ_B（μ_B为Bohr磁子数）。

（2）对常用添加元素的价电子数进行了验证，修正了Ta、Ti、Mn元素的价电子数，各添加元素的价电子数见表1。

＊Mn的价电子数见发明内容（3）

＊＊取自[5]

（3）当Mn≤1.5at%时，Mn起“增Ni”作用，每个Mn原子对合金磁性的贡献为2.6μ_B＝（13/3）μ_Ni。

含Mn合金的磁性Ni原子含量应为：

C_Ni磁＝C_Ni+（ 13/3 ）C_Mn-∑[（Ai/μ_Ni）-1]Ci

（4）在本发明合金中Fe原子磁短取2.6μ_B，这与文献[1]，[4]都不同。

（5）ρ≥0.7μΩ·m，μi≥3.75mH/m（30000Gs/Oe）Bs≥0.55T合金的最佳Ni含量公式为：

C_Ni＝76.36+∑（0.394Ai-1）Ci

W_Ni＝77.25+∑（13.36 (ni)/(mi) -0.772）Wi

式中ni，mi，wi分别为i种添加元素每个原子可“中和”的Ni原子数，原子量和重量百分数，其中ni＝（Ai/μi）-1＝（Ai/0.6）-1。

表中列出了不同合金系的最佳Ni含量计算公式，它们经组合后也可适用于其它更多元、更复杂的合金。

（6）合金的Js（饱和磁化强度）的计算

式中μ为平均原子磁矩：

μ＝ 1/100 （C_Ni磁×μ_Ni+C_Fe×μ_Fe）

＝ 1/100 ｛[C_Ni- 1/3 ∑（5Ai-3）Ci]×μ_Ni+C_Fe×μ_Fe｝