מרוכבים מגנטיים רכים
העובי של חומרים מגנטיים רכים ממלא תפקיד חשוב להפחתת הפסדי זרם מערבולת, ולכן יש לעשות את הסגסוגות המגנטיות הרכות בצורה של למינציה דקה לשימושים דינמיים. אם נשבור את שני הממדים האחרים של הרצועה המגנטית הרכה, כלומר, אנו משתמשים בסגסוגות המגנטיות הרכות בצורה של אבקות, אזי ניתן להפחית עוד יותר את הפסדי זרם המערבולת, וניתן להשתמש ברכיבים המיוצרים באמצעותם בהרבה יותר גבוה. תדרים. כדי לממש ניצול כזה, מכינים תחילה את אבקות הסגסוגת (ברוב המקרים בשיטות אטומיזציה), לאחר מכן יש לצפות את החלקיקים בשכבת בידוד, לאחר מכן מערבבים את האבקות עם כמות זעירה של חומר סיכה ודחוסים בעוצמה לחץ של 600-800 MPa לצורה הסופית. מוצרים מגנטיים רכים המיוצרים בתהליכים כאלה נקראים Soft Magnetic Composites (SMCs) או ליבות אבקה. יתרון נוסף של SMCs הוא שניתן להפוך אותם לליבות שונות בעיצוב מיוחד, שכמעט ולא מיוצרות בשיטות הערימה המסורתיות של למינציה, מה שמטיב עם עיצוב חדשני של מכשירים אלקטרומגנטיים. החיסרון העיקרי של SMCs הוא שהחדירות שלהם נמוכה יחסית. כיום ה-SMC הנפוצים ביותר מיוצרים על ידי אבקות של Fe, Fe-Si, Fe-Si-Al, Fe-Ni, סגסוגות אמורפיות וננו-גבישיות וכו'.
פריטים רכים
כל החומרים המגנטיים הרכים שהוזכרו לעיל הם מתכות, לכן לא ניתן להימנע מהשפעת זרם מערבולת. פריטים רכים בולטים בכך שהם תרכובות יוניות ובעלי התנגדות גבוהה בכמה סדרי גודל מזו של החומרים המגנטיים הרכים המתכתיים. לכן, עבור יישומים עם תדר של עד 1 מגה-הרץ, פריטים רכים הם הבחירות הטובות ביותר ביחס לאובדן האנרגיה. החיסרון העיקרי של פריטים רכים הוא שה-BS נמוך יחסית. שני סוגים של פריטים רכים הנפוצים ביותר הם Mn-Zn פריטים ((Mn, Zn)Fe2O4) ו-Ni-Zn פריטים ((Ni, Zn)Fe2O4). Mn-Zn ferrites משמשים בדרך כלל מתחת ל-1 MHz, בעוד שניתן להשתמש בפריטים Ni-Zn בתדרים גבוהים בהרבה, אך ה-BS והחדירות עבור האחרונים נמוכים יותר.
ברזל ופלדות דלת פחמן
ברזל ופלדות דלת פחמן עשויות להיות החומרים המגנטיים הרכים הנפוצים והזולים ביותר. יש להם ערך די גבוה של BS ~2.15 T, שהוא רק נחות מסגסוגות Fe-Co היקרות. אבל ההתנגדויות שלהם נמוכות למדי, מה שמגביל את השימוש בהן ביישומים דינמיים. ברזל ופלדות פחמן נמוכות משמשות בדרך כלל ליישומים סטטיים/תדרים נמוכים, כגון הליבה של אלקטרומגנט, ממסרים וכמה מנועים בהספק נמוך שעלות החומרים היא הדאגה העיקרית עבורם.
סגסוגות ברזל-סיליקון
תוספת של מעט סיליקון לברזל תגביר את ההתנגדות שלו במיוחד, לכן, מועילה מאוד לעיכוב אובדן זרם המערבולת. למרות ירידה קלה במגנטיזציית הרוויה ובטמפרטורת Curie, סגסוגות Fe-Si נמצאות בשימוש נרחב במכונות חשמליות הפועלות בין 50 הרץ לכמה מאות הרץ. כדי להפחית עוד יותר את אובדן זרם המערבולת, סגסוגות Fe-Si מגולגלות לרוב לצורת רצועות דקות. העובי של סגסוגת Fe-Si הנפוצה ביותר שווה או קטן מ-0.35 מ"מ. בהתאם לתנאי הגלגול והטיפול בחום, ניתן לסווג סגסוגת Fe-Si כ-Grain Oriented (GO) ו-Non-oriented (NO). GO Fe-Si משמש עבור שנאים, ואילו NO Fe-Si משמש למנועים חשמליים.
סגסוגות ברזל ניקל
ניתן להוסיף ניקל לברזל ליצירת תמיסות מוצקות אחידות בטווח הרכב רחב של 35 wt. % עד 80 משקל. % Ni. הסגסוגות בעלות הרכב הסמוך ל-Fe20Ni80 נקראו Permalloy (כיום אנשים נוטים לקרוא לכל סגסוגת הברזל-ניקל עם תכולת ניקל הגבוהה מ-35% משקל כ- Permalloy). תכולה קטנה של יסודות אחרים כמו Mo, Cu ו-Cr מתווספת בדרך כלל כדי לשפר את התכונות המגנטיות של Permalloy. מעובד על ידי התאמת הרכב עדין וטיפול בחום, Permalloy יכול להיות אחד החומרים המגנטיים הרכים בעולם, שחדירותו יכולה להגיע עד 1 200 000. אחד החסרונות של Permalloys הוא מגנט הרוויה שלהם, שהוא רק של כ-0.8 T, נמוך בהרבה מזה של ברזל וסגסוגות Fe-Si. עם ירידה בתכולת הניקל, BS יגדל ראשית, ויגיע למקסימום של 1.6T בסביבות תכולת ניקל של 48 Wt. %, לעומת זאת, החדירות לא תהיה טובה כמו סגסוגות עם תכולת ניקל גבוהה. סגסוגת ברזל ניקל היא הסגסוגת המגנטית המגוונת ביותר, ניתן לכוונן את התכונות המגנטיות שלה על ידי התאמת הרכב, חישול מגנטי וגלגול מכני וכו'. סגסוגת ברזל ניקל מציגה גם יכולת צורה טובה מאוד, אותה ניתן לגלגל עד דק עד 20 מיקרונים. כתוצאה מכך, ניתן למצוא סגסוגות ניקל-ברזל ביישומים רחבים כגון מיגון שדה מגנטי, מפסק תקלות הארקה, חיישנים מגנטיים, ראש הקלטה לסרטים מגנטיים, אלקטרוניקת כוח וכו'.
סגסוגות ברזל-קובלט
הוספת קובלט לברזל תגביר הן את טמפרטורת הקורי והן את ה-BS. עבור תכולת קובלט בטווח של 33 wt. % עד 50 משקל %, ה-BS יכול להגיע עד 2.4T. למרות שאינן רכות כמו סגסוגת ברזל ניקל, סגסוגות ברזל-קובלט מציגות את הערך הגבוה ביותר של BS מבין כל הסגסוגות המגנטיות האחרות. כדי להגביר את יכולת הצורה, 2 wt. אחוז ונדיום מתווסף לסגסוגת Fe50Co50, כך שניתן לגלגל אותה עד ל-50 מיקרון. תוספת של ונדיום יכולה גם להגביר את ההתנגדות של סגסוגת ברזל-קובלט. בשל ה-BS הגבוה ביותר, סגסוגות ברזל-קובלט הן הכרחיות עבור יישומים שבהם יחס הספק למשקל גבוה דורש, כגון מנועים ושנאים המשמשים במכשירים הנישאים בחלל.
סגסוגות אמורפיות וננו-גבישיות
ניתן לייצר סגסוגות אמורפיות, הנקראות לעתים קרובות גם זכוכית מתכתית, על ידי התמצקות מהירה. אין סדר ארוך טווח עבור האטומים בסגסוגות אמורפיות, לכן, ההתנגדות היא בדרך כלל גבוהה, ואין אניזוטרופיה מגנטו גבישית. יתר על כן, ניתן לייצר בקלות סרטים אמורפיים דקים בסביבות 20 עד 30 מיקרון על ידי יציקת זרימה מישורית. כל הדמויות הללו מבטיחות שסגסוגות אמורפיות יהיו מועמדות מצוינות למגנטים רכים. על פי ההרכבים, ניתן לסווג את רוב המגנטים הרכים האמורפיים הזמינים באופן מסחרי כבסיס Fe, Co-base ו-(Fe, Ni) מבוסס. עבור שלושת הסוגים הללו, התכולה הכוללת של Fe, Co ו-Ni היא כ-75-90% משקל, הרימננטים הם מטאלואידים ואלמנטים היוצרים זכוכית כגון Si, B, P, C, ו-Zr, Nb, Mo , וכו'. מבין הסוגים הללו, מבוסס Fe הוא בעל ה-BS הגבוה ביותר של כ-1.6 T והעלות הנמוכה ביותר. איבוד הברזל של סגסוגת אמורפית מבוססת Fe הוא רק שליש מזה של פלדת Fe-Si. אם ניתן להחליף את פלדת Fe-Si בשנאי הכוח בסגסוגת אמורפית על בסיס Fe, ניתן לחסוך כמות עצומה של חשמל, אך עלות החומרים עבור האחרון גבוהה יותר. לסגסוגות אמורפיות המבוססות על שיתוף פעולה יש בדרך כלל BS נמוך מ-0.8 T אך חדירות גבוהה בהרבה וערך כמעט אפס של מגנטוהיצרה, אשר ניתן להשוואה לפרמאללוי הרך ביותר, ויכולות להופיע אפילו טוב יותר בתדרים גבוהים יותר בשל ההתנגדות הגבוהה שלה. סגסוגות אמורפיות מבוססות (Fe, Ni) מציגות תכונות מגנטיות בינוניות בהשוואה לשתי האחרות.