Qu'est-ce qu'un matériau magnétique doux ?

Les matériaux magnétiques doux font référence à une catégorie de matériaux magnétiques ayant une force coercitive inférieure à 1 000 A/m, présentant une faible coercivité et une perméabilité magnétique élevée. Leurs caractéristiques principales incluent une magnétisation facile, une démagnétisation facile et une densité de flux magnétique à saturation élevée. Ils ont des boucles d'hystérésis étroites et une faible perte d'hystérésis, ce qui les rend idéaux pour les scénarios nécessitant une magnétisation et une démagnétisation fréquentes.

I. Principaux types

1. Matériaux magnétiques doux métalliques

Fer pur électromagnétique : teneur en carbone inférieure à 0,04 %, avec une densité de flux magnétique à saturation élevée et une excellente maniabilité à froid. Sa conductivité thermique diminue tandis que la dureté et la fragilité augmentent. Largement utilisé comme noyau de fer pour moteurs, transformateurs, relais, transformateurs de mesure et interrupteurs.

Alliages de fer-nickel (Permalloy) : possèdent une perméabilité magnétique extrêmement élevée et une faible coercivité sous des champs magnétiques faibles, mais sont sensibles aux contraintes. Appliqué dans les appareils fonctionnant en dessous de 1 MHz dans des champs magnétiques faibles.

Fer-Alliages d'aluminium : résistivité élevée et poids léger avec une perméabilité magnétique relativement faible. Une teneur plus élevée en aluminium entraîne une dureté, une fragilité et une ductilité réduites. Convient aux appareils fonctionnant dans des champs magnétiques faibles et forts.

Fer-Alliages de silicium (tôles d'acier au silicium) : résistivité élevée et faible perte par courants de Foucault, mais cassant et mauvaise usinabilité. Principalement utilisé pour les noyaux de fer des transformateurs et des moteurs, ce qui le classe parmi les matériaux magnétiques doux les plus utilisés dans le monde.

Noyaux de poudre magnétique douce métallique : combinent une densité de flux magnétique à saturation élevée des métaux et les avantages de faibles pertes des ferrites, capables d'un fonctionnement stable dans des champs magnétiques alternatifs de moyenne et haute fréquence-. Elle présente des perspectives de marché prometteuses et est étroitement liée à la nouvelle industrie énergétique.

2. Matériaux magnétiques doux en ferrite

Principalement composé d'oxyde ferrique, mélangé à des matières premières Mn-Zn ou Ni-Zn, et transformé en ferrites Mn-Zn et Ni-Zn via la métallurgie des poudres. Ils présentent une résistivité élevée et une faible perte de fréquence haute -, mais ont une faible densité de flux magnétique à saturation et une mauvaise stabilité en température. Principalement appliqué dans les composants magnétiques de faible -puissance travaillant à moyennes et hautes fréquences, tels que les équipements pour les industries de la télévision, de la radiodiffusion et de la communication.

3. Matériaux magnétiques doux amorphes et nanocristallins

Alliages amorphes : également connus sous le nom de verre métallique, ils ne contiennent pas de grains cristallins ordonnés à longue portée. Ils offrent une perméabilité et une résistivité magnétiques élevées, une faible coercitivité et une insensibilité aux contraintes, sans anisotropie magnétocristalline causée par les structures cristallines, ainsi qu'une résistance exceptionnelle à la corrosion et une résistance mécanique élevée. Ils ont une température de Curie bien inférieure à celle des matériaux magnétiques doux cristallins, ce qui réduit considérablement les pertes d'énergie.

Alliages nanocristallins : composés de phases cristallines inférieures à 50 nanomètres et de phases limites de grains amorphes, ils atteignent des propriétés globales supérieures à celles des alliages cristallins et amorphes traditionnels. Avec une perméabilité magnétique élevée, une faible coercivité, une faible perte de noyau, une densité de flux magnétique à saturation élevée et une excellente stabilité, ils se sont développés rapidement et sont devenus de puissants concurrents des matériaux magnétiques doux en ferrite ces dernières années.

II. Champs d'application

En tant que matériaux de base essentiels pour la transmission, la conversion et le traitement du signal de l'énergie électrique, les matériaux magnétiques doux ont été largement utilisés dans les secteurs industriels modernes :

Electronique de puissance et industrie de l'énergie : servent de noyaux magnétiques pour les transformateurs, les moteurs, les inductances et les filtres, largement adoptés dans les onduleurs photovoltaïques, les systèmes de stockage d'énergie et les alimentations UPS.

Industrie de l'information et de la communication : les ferrites magnétiques douces sont des matières premières essentielles pour les antennes magnétiques, les convertisseurs de puissance et les filtres utilisés dans les stations de base 5G, les smartphones, les appareils NFC et les équipements de chargement sans fil.

Industrie des véhicules à énergies nouvelles : appliquée aux-chargeurs embarqués (OBC), aux convertisseurs CC-CC et aux systèmes d'entraînement de moteur. Leur propriété à faible-pertes améliore efficacement l'efficacité énergétique globale du véhicule.

Electronique grand public et appareils électroménagers : massivement utilisé pour les inducteurs et les noyaux de transformateur dans les ordinateurs portables, les téléphones portables, les climatiseurs à onduleur et autres produits électroniques quotidiens.

Industries émergentes : la demande croissante du marché concerne les robots, les équipements aérospatiaux, les instruments médicaux, les serveurs de centres de données et les appareils liés aux GPU IA.