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1J22软磁合金简介编制单位生产技术部
编制时间 2015年10月
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1J22高饱和磁感应强度软磁合金简介
一、软磁合金简介
1.1 软磁合金简介
软磁合金（soft magnetic alloy）是在弱磁场中具有高的磁导率及低的矫顽力的一类合金，在外磁场作用
下容易磁化，去除磁场后磁感应强度又基本消失的磁性合金。这类合金广泛应用于无线电电子工业、精密
仪器仪表、遥控及自动控制系统中，综合起来主要用于能量转换和信息处理两大方面，是国民经济中的一种重要材料。其磁滞回线面积小而窄，矫顽力一般<800A/m，电阻率高，涡流损耗小，导磁率高，饱和磁
感高。一般都加工成板材和带材，熔融法制备，主要用作电器、电信工业中的各种铁芯元件（如变压器铁
芯、继电器铁芯、扼流圈等）。常用软磁合金有低碳电工钢、阿姆科铁、硅钢片、镍铁软磁合金、铁钴软
磁合金、铁硅软磁合金等。
1.2 软磁合金的物理性能
软磁合金的磁滞回线面积小且窄，矫顽力（Hc）一般<10 Oe（1Oe≈79.6A/m）。软磁合金的主要磁特性
是：
①矫顽力(Hc)和磁滞损耗(Wh)低；
②电阻率(ρ）较高，涡流损耗(We)低；
③起始磁导率(μ0)和最大磁导率(μm)高；某些合金在低磁场范围内磁导率(B/H)保持恒定；
④饱和磁感(Bs)高；⑤某些合金磁滞回线呈矩形，矩形比即剩磁/最大磁感(Br/Bm)高。这些磁性能同合金的结构状态和成分密切相关。合金中的碳、硫、氮和氧等杂质对磁性特别有害，因为
它们使晶格畸变，难以磁化，碳和氮还会引起磁时效现象。软磁合金一般要求成品晶粒尺寸大，以便降低
Hc和Wh值。一般铁磁性金属的磁性随晶轴方向不同而异，如铁的<100>方向易于磁化，<111>方向难于磁化。因此控制晶粒取向可以在材料的特定方向获得更好的磁性能。铁的电阻率(ρ）低，添加某些合金元素
可以提高ρ值，加硅和铝的效果最为明显。在铁中加入任何合金元素（除钴外），都会使它的饱和磁感Bs
降低。
1.3 软磁合金的发展和分类
19世纪末用低碳钢板制造电机和变压器铁芯。1900年磁性更高的硅钢片很快取代了低碳钢，用来制造电力工业的产品。1917年出现了Ni-Fe合金以适应当时电话系统的需要。后来又出现了具有不同磁特性的
Fe-Co合金(1929)、Fe-Si-Al合金(1936)和Fe-Al合金（1950）以满足特殊用途。中国于1953年开始生产
热轧硅钢片。50年代末开始研究Ni-Fe和Fe-Co等软磁合金，60年代陆续开始生产一些主要的软磁合金。
70年代开始生产冷轧硅钢带。软磁合金可分为低碳电工钢和阿姆科铁、硅钢片、镍铁软磁合金、铁钴软磁合金、铁硅铝软磁合金等，
在电力工业方面，主要采用在较高磁场下具有高磁感和低铁芯损耗的合金。在电子工业方面，主要采用在
低或中等磁场下具有高磁导率和低矫顽力的合金。在高频下则须采用薄的带材或更高电阻率的合金。一般
都用板材或带材。表1 软磁合金牌号及用途
序号软磁合金分类牌号执行标准用途
1 镍铁软磁合金1J46，1J50，1J54，1J76，1J77，1J79，
1J80，1J85，1J86，1J34，1J51，1J52，
1J65，1J66，1J67，1J83，1J403GBn 198-88大部分用于弱磁或中等磁场工作的小型变压
器，脉冲变压器，继电器，互感器，磁放大
器，电磁离合器，扼流圈铁芯及磁屏蔽
2 磁温度补偿合金1J30，1J31，1J32 ，1J33，1J38GB/T15005-94电磁回路和永磁回路中的磁分路补偿元件
3 耐蚀软磁合金1J36，1J116，1J117GB/T14986-94在氧化性介质和肼类介质中工作的电磁器件
4 高硬度高电阻高
磁导合金1J87，1J88，1J89 ，1J90，1J91GB/T14987-94用于制作录音机和磁带机磁头芯片以及微特
电机变压器，传感器，磁放大器等各种高频
电感元件铁芯
5 磁头用软磁合金1J75 ，1J77C，1J79C，1J85C，
1J87C，1J92，1J93，1J94，1J95YB/T086-1996 用于制作磁头外壳，芯片，隔离片
6 高饱和磁感应强
度软磁合金1J22 GB/T15002-94 电磁铁极头，电话耳机振动膜，力矩马达转
子
1.4 Fe-Co基软磁合金的发展和应用
为了获得更加优异的综合性能，Fe-Co 合金作为软磁材料从合金微观组织形态上经历了从晶态组织到非
晶纳米晶组织的发展过程。其合金成分也随之发生了由二元合金到多元合金的演变。
1.4.1 传统的Fe-Co晶态合金
Fe-Co二元晶态合金由3种物相组成，即体心立方(bcc) α′无序晶体结构、体心立方(bcc) 相及面心立方
(fcc)相。研究已表明，含35%Co 的Fe-Co 合金饱和磁通密度Bs达到最大值，其Bs值可达2.45 T，居里点约为900℃，而且，Fe-Co 合金的居里点随其钴含量的增加而提高。约含50%Co时居里点最高，为
980℃，此时，合金的磁晶各向异性常数K 1值接近于零，具有最高的磁导率。但是，Fe-Co晶态合金涡流损耗较高，只适于在直流和低频条件下使用，目前主要用于航空发电机和电动机、大功率脉冲变压器铁芯
等。
1.4.2 Fe-Co基非晶软磁材料
随着非晶制备技术的发展和对非晶合金软磁性能的不断认识，Fe-Co非晶合金逐渐得到了材料研究者的
特别关注和深入研究。按照Inoue提出的非晶形成3条经验法则，研究者在Fe-Co二元晶态合金中添加约
20%（原子分数）不同配比的Si、B、C、P等类金属非磁性元素用于提高合金的非晶形成能力，其余约80%为Fe、Co、Ni 等磁性元素作为基体合金，从而研制出了Fe-Co基非晶软磁材料。
由于受非晶形成能力和制备过程中传热的限制，目前只能获得低维产品，工业应用的Fe-Co非晶软磁合
金材料主要是通过对粒状、带状等低维非晶材料进行热挤压、热轧、热锻等后续加工来获得各种形状的产
品。虽然，Fe-Co 基合金非晶带材已经广泛用于各种变压器和电感器，成为电力、电子和信息领域不可缺少的重要基础材料。但是其形状特征在某些方面也始终限制着它的许多应用。随着块体非晶材料制备技术
的不断创新和发展，大体积块体非晶材料的出现为扩大Fe-Co非晶软磁合金的应用提供了基础。然而，与
其它非晶态合金一样，Fe-Co基非晶软磁材料由于非晶态处于非平衡态，具有向平衡晶态转化的趋势，这
种不稳定性限制了它的应用范围，一般只能在较低的温度下使用，因而提高非晶合金的稳定性已是当务之
急。同时，Fe-Co 基非晶合金材料的矫顽力和高频损耗还有待于进一步降低，并且也存在脆性和可加工性
差的缺点。
1.4.3 FeCo 纳米晶软磁材料
1988 年日本人Yoshizawa在FeSiB 合金基体中加入少量Cu和Nb，首先利用熔体急冷法制备出了非晶态合金，随后经过热处理得到了高磁导率、低损耗、低磁致伸缩的Fe基纳米晶材料（商品名为FINEMET）。
虽然，由于其优异的软磁性能，Fe基纳米晶材料受到了各国材料科学工作者和产业界的关注。但是由于Fe 基纳米晶合金较低的居里温度（TC <300℃），限制了其在高温情况下的应用。20世纪90年代末期，Willard
用Co部分替代FeZrBCu非晶合金(商品名为NANOPERM)中的Fe得到了纳米晶非晶共存的FeCoZrBCu
合金（商品名为HITPERM）。由于该合金中非晶相和纳米晶相居里温度的提高，使材料的高温性能明显得
到改善，使用温度可达600℃。此后，Fe-Co 基纳米晶合金得到了快速发展和应用。
1.5 本文的目的
1J22合金是一种具有较高的饱和磁化强度、磁导率、居里点、较低的矫顽力以及损耗小等优点的软磁合金，它适用于制造要求体积小、重量轻的元器件。已广泛用于飞行器电源变压器和机载雷达变压器、电磁
铁极头、微电机转子、继电器、换能器、耳机振动膜等。
2015年10月份我司发展部了解到某公司有1J22合金带材的需求，而我司并不具备1J22合金的生产经验，对这种合金的了解和技术积累基本是一片空白。本文将从发展和应用、理化性能、加工工艺等方面系统的介绍1J22合金，为我司实现1J22合金的生产加工提供指导。
二、1J22高饱和磁感应强度软磁合金简介
2.1 1J22合金牌号
高饱和磁感应强度软磁合金中国国家标准中规定的牌号为1J22(Co50V2)，其他国家的类似牌号是
AFK502(法国)，49КФ（俄罗斯)，Permendur 49(英国)，UNS R30005(美国)，Supermendur(美国)，
HiperCo50(美国)。
2.2 1J22合金的化学成分
表2 1J22化学成分（%）
合金牌号C Mn Si P S Cu Ni Co V Fe 不大于
1J22 0.04 0.30 0.30 0.02 0.02 0.20 0.50 49.0～51.0 0.8～1.8 余量备注：根据GB/T 15002-1994
2.3 1J22合金的物理性能
表3 1J22物理性能
合金
牌号电阻率
μΩ·ｍ密度
g/cm3 居里点
℃饱和磁感
应强度，T 饱和磁致伸缩
系数，10-6 弹性模量，
GPa 抗拉强度，Mpa 硬度
冷硬态软态冷态硬HRC 软态HRB
1J22 0.4 8.2 980 2.45 60～100 216 1325 490 35 90
表4 1J22经热处理后的磁性能
合金牌号成品类型在不同磁场强度（A/m）时的磁感应强度（T）矫顽力Hc（A/m）B400B800B1600B2400B4000B8000不小于不大于
1J22 冷轧带材1.6 1.8 2.0 2.1 2.15 2.2 128
丝材、锻（轧）材——————2.05 2.15 2.2 144
备注：根据GB/T 15002-1994
表5 1J22在不同厚度时的铁损（W/kg）
厚度/mm f/Hz 磁通密度P
P1.5 P1.7 P1.9 P2.0 P2.1
0.1 50 3.54～4.74 4.40～5.93 5.49～7.52 6.32～9.05 8.29～11.8
400 30.15～39 31.5～48.6 42.5～58.4 48.7～63.2 55.5～69.4
800 62.7～82.4 78.3～102.1 94.5～122.5 103～131.5 114.1～153.1
1000 74.6～105.9 91.7～132 110.9～158.3 122～173.1 138.8～197.8
0.2 50 3.68～4.03 4.59～4.99 5.77～6.62 6.7～7.87 8.33～9.84
400 35.2～36.3 43.7～45.2 50.4～56.5 58.4～64.2 64.0～77.6
800 84.7～87.7 106.5～110.8 130.6～138.2 144～156.1 157.0～179
1000 115.2～121.4 146～153.1 182～192.3 198～210.8 222～241