Komposit Magnetik Lembut
Ketebalan bahan magnet lunak berperan penting dalam mengurangi rugi-rugi arus eddy, oleh karena itu paduan magnet lunak sebaiknya dibuat dalam bentuk laminasi tipis untuk penggunaan dinamis. Jika kita memecah dua dimensi lain dari strip magnetik lunak, yaitu, kita menggunakan paduan magnetik lunak dalam bentuk bubuk, maka kerugian arus eddy dapat lebih dikurangi, dan komponen-komponen yang dibuat dapat digunakan pada tingkat yang jauh lebih tinggi. frekuensi. Untuk mewujudkan pemanfaatan tersebut, bubuk paduan terlebih dahulu disiapkan (dalam banyak kasus dengan metode atomisasi), partikel kemudian harus dilapisi dengan lapisan insulasi, setelah itu, bubuk tersebut dicampur dengan sedikit pelumas dan dikompresi dengan kecepatan tinggi. tekanan sebesar 600-800 MPa hingga bentuk akhir. Produk magnetik lunak yang dibuat dengan proses seperti itu disebut Soft Magnetic Composites (SMCs) atau inti bubuk. Kelebihan lain dari SMC adalah bahwa mereka dapat dibuat menjadi berbagai inti berbentuk khusus yang hampir tidak dibuat dengan metode penumpukan laminasi tradisional, sehingga bermanfaat untuk desain baru perangkat elektromagnetik. Kelemahan utama SMC adalah permeabilitasnya yang relatif rendah. Saat ini SMC yang paling umum dibuat dari bubuk Fe, Fe-Si, Fe-Si-Al, Fe-Ni, paduan amorf dan nanokristalin, dll.
Ferit Lembut
Semua bahan magnet lunak yang disebutkan di atas adalah logam, oleh karena itu efek arus eddy tidak dapat dihindari. Ferit lunak memiliki ciri khas karena merupakan senyawa ionik dan memiliki resistivitas beberapa kali lipat lebih tinggi dibandingkan bahan magnetik lunak logam. Oleh karena itu, untuk aplikasi dengan frekuensi hingga 1 MHz, ferit lunak adalah pilihan terbaik sehubungan dengan kehilangan energi. Kelemahan utama ferit lunak adalah BS yang relatif rendah. Dua jenis ferit lunak yang paling umum adalah ferit Mn-Zn ((Mn, Zn)Fe2O4) dan ferit Ni-Zn ((Ni, Zn)Fe2O4). Ferit Mn-Zn umumnya digunakan di bawah 1 MHz, sedangkan ferit Ni-Zn dapat digunakan pada frekuensi yang jauh lebih tinggi, namun BS dan permeabilitasnya lebih rendah.
Besi dan Baja Karbon Rendah
Besi dan baja karbon rendah mungkin merupakan bahan magnet lunak yang paling umum dan termurah. Paduan ini mempunyai nilai BS ~2,15 T yang cukup tinggi, yang hanya kalah dengan paduan Fe-Co yang mahal. Namun resistivitasnya agak rendah, sehingga membatasi penggunaannya dalam aplikasi dinamis. Besi dan baja karbon rendah biasanya digunakan untuk aplikasi statis/frekuensi rendah, seperti inti elektromagnet, relay, dan beberapa motor berdaya rendah yang mana biaya bahan menjadi perhatian utama.
Paduan Besi-silikon
Penambahan sedikit silikon pada besi akan meningkatkan resistivitasnya, oleh karena itu sangat bermanfaat dalam menghambat hilangnya arus eddy. Meskipun magnetisasi saturasi dan suhu Curie sedikit menurun, paduan Fe-Si banyak digunakan dalam mesin listrik yang beroperasi pada 50 Hz hingga beberapa ratus Hz. Untuk lebih mengurangi kehilangan arus eddy, paduan Fe-Si sering digulung menjadi bentuk strip tipis. Ketebalan paduan Fe-Si yang paling umum sama dengan atau kurang dari 0,35 mm. Tergantung pada kondisi penggulungan dan perlakuan panas, paduan Fe-Si dapat diklasifikasikan menjadi Berorientasi Butir (GO) dan Tidak Berorientasi (NO). GO Fe-Si digunakan untuk trafo, sedangkan NO Fe-Si digunakan untuk motor listrik.
Paduan Besi-nikel
Nikel dapat ditambahkan ke besi untuk membentuk larutan padat seragam dalam kisaran komposisi 35 berat. % hingga 80 berat. % Ni. Paduan dengan komposisi mendekati Fe20Ni80 diberi nama Permalloy (saat ini orang cenderung menyebut semua paduan besi-nikel dengan kandungan nikel lebih tinggi dari 35% berat sebagai Permalloy). Kandungan kecil unsur lain seperti Mo, Cu, dan Cr biasanya ditambahkan untuk meningkatkan sifat kemagnetan Permalloy. Diproses dengan penyesuaian komposisi yang halus dan perlakuan panas, Permalloy dapat menjadi salah satu bahan magnet paling lembut di dunia, yang permeabilitasnya bisa mencapai 1 200 000. Salah satu kelemahan Permalloy adalah magnetisasi saturasinya, yang hanya sekitar 0,8 T, jauh lebih rendah dibandingkan besi dan paduan Fe-Si. Dengan penurunan kandungan nikel, BS akan meningkat terlebih dahulu, mencapai maksimum 1,6T pada kandungan nikel sekitar 48 wt. %, namun permeabilitasnya tidak akan sebaik paduan dengan kandungan nikel tinggi. Paduan besi-nikel adalah paduan magnet yang paling serbaguna, sifat kemagnetannya dapat disesuaikan dengan menyesuaikan komposisi, anil magnetik, dan penggulungan mekanis, dll. Paduan besi-nikel juga memiliki sifat mampu bentuk yang sangat baik, yang dapat digulung hingga setipis 20 mikron. Hasilnya, paduan nikel-besi dapat ditemukan dalam aplikasi yang luas seperti pelindung medan magnet, pemutus gangguan tanah, sensor magnetik, kepala perekam untuk pita magnetik, elektronika daya, dll.
Paduan Besi-kobalt
Menambahkan kobalt ke besi akan meningkatkan suhu Curie dan BS. Untuk kandungan kobalt di kisaran 33 wt. % hingga 50 berat. %, BS bisa mencapai 2,4T. Meskipun tidak selembut paduan besi-nikel, paduan besi-kobalt mempunyai nilai BS tertinggi di antara semua paduan magnetik lainnya. Untuk meningkatkan sifat mampu bentuk, 2 berat. % vanadium ditambahkan ke paduan Fe50Co50, sehingga dapat digulung hingga setipis 50 mikron. Penambahan vanadium juga dapat meningkatkan resistivitas paduan besi-kobalt. Karena BS tertinggi, paduan besi-kobalt sangat diperlukan untuk aplikasi yang membutuhkan rasio daya terhadap berat yang tinggi, seperti motor dan transformator yang digunakan pada perangkat luar angkasa.
Paduan Amorf dan Nanokristalin
Paduan amorf, juga sering disebut gelas logam, dapat diproduksi melalui pemadatan yang cepat. Tidak ada urutan jangka panjang untuk atom-atom dalam paduan amorf, oleh karena itu, resistivitasnya biasanya tinggi, dan tidak ada anisotropi kristal magneto. Selain itu, pita amorf setipis sekitar 20 hingga 30 mikron dapat dengan mudah diproduksi dengan pengecoran aliran planar. Semua karakter ini menjamin paduan amorf menjadi kandidat yang sangat baik untuk magnet lunak. Menurut komposisinya, sebagian besar magnet lunak amorf yang tersedia secara komersial dapat diklasifikasikan menjadi berbasis Fe, Co-base, dan berbasis (Fe, Ni). Untuk ketiga jenis tersebut, kandungan total Fe, Co, dan Ni sekitar 75-90 wt.%, yang tersisa adalah metaloid dan unsur pembentuk kaca seperti Si, B, P, C, dan Zr, Nb, Mo , dll. Di antara jenis-jenis ini, yang berbahan dasar Fe memiliki BS tertinggi sekitar 1,6 T dan biaya terendah. Hilangnya besi pada paduan amorf berbasis Fe hanya sepertiga dari baja Fe-Si. Jika baja Fe-Si pada transformator daya dapat diganti dengan paduan amorf berbasis Fe, sejumlah besar daya listrik dapat dihemat, namun biaya bahan untuk paduan tersebut lebih tinggi. Paduan amorf berbahan dasar bersama biasanya memiliki BS lebih rendah dari 0,8 T tetapi permeabilitas jauh lebih tinggi dan nilai magnetostriksi mendekati nol, yang sebanding dengan permalloy paling lembut, dan dapat bekerja lebih baik pada frekuensi yang lebih tinggi karena resistivitasnya yang lebih tinggi. Paduan amorf berbahan dasar (Fe, Ni) memiliki sifat magnetik sedang dibandingkan dengan dua paduan lainnya.