軟磁材料工程的案例
軟磁復合材料(SMC)
</p><p><strong>Fe-Si alloy/鐵硅（硅）合金</strong></p><p>鐵硅材料其實是馬達電機中用的硅鋼片，以作為電磁導引的基底，和永磁互相作用使馬達軸高速懸浮且能旋轉，在鐵中添加硅意味著比純鐵的共旋力更小，并且由于電阻增加，鐵損耗最小，從而形成一種優秀的軟磁材料。然而，材料的硬脆特性阻礙了可加工性。因此在粉末基礎上，利用MIM有望實現凈形零件的生產。此外，在保留所有磁性的同時，它正在開發表面改性、復合技術和檢測微量附加元素，以彌補其強度和耐腐蝕性差的缺點。</p><p><strong>Fe-Co alloy/鐵鈷合金</strong></p><p>波門杜爾鐵鈷合金或稱HiperCo是一種軟磁材料，其特點是鐵和鈷的合金比例為1:1，其突出特點是最高的磁通密度。它用于電磁透鏡、電子顯微鏡、最新的打印頭和線性脈沖電機；所有這些都要求高可靠性。然而，在退火和常規加工過程中，材料容易脆化或變形。MIM通常可以解決復雜形狀或薄壁零件的高精度批量生產等問題。此材料中加入V(0.8-1.2%)是為了改善材料的硬脆性。</p><p>另有其他MIM材料可以做為磁阻特性及較新的導磁材料，包含：</p><ul><li>如銅、黃銅、鋁等，這是可以使用MIM工藝制作的磁阻材料；</li><li>鈷鉻鉬合金(ASTM F75)是2018年起美國蘋果公司使用在手機后攝像鏡頭保護片的新材料，其導磁率高、無磁化特性、不易生銹，且硬度高，適合制作成薄件，但材料價格較為昂貴；</li><li>非金屬的鐵氧體包含錳鋅、鎳鋅鐵氧體，這些是用來作為電感元件的中芯材料；</li><li>最新的鐵系非晶合金也已經使用MIM工藝制作軟磁元器件。</li></ul><p><strong>應用說明</strong></p><p>如圖2所示的產品和應用范例。
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軟磁材料在壓制法與粉末注射成型的工藝區別如表1所表示。
表1：PM/MIM 工藝制作產品區別
在未來微性化軟磁元件的激增下，MIM 工藝的優勢是非常明顯的。對于磁感值越精確，軟磁元件的用量可減少且將低電路板重量和發熱量。
MIM 工藝在材料選擇的優勢
MIM 工藝可以選擇很多種的材料作為磁性功能的應用，有關軟磁材料性質描述，對于MIM 從業人員最熟悉莫過于不銹鋼17-4PH（201 與之接近）與316L（304L 與之接近），這兩牌號不銹鋼通常普遍的用于MIM 產業，Dr. Q 也列出給讀者參考。建議使用他們來做為軟磁性應用時要考慮電磁特性，可能是電磁波遮罩使用的好材料。以下三個材料的性質表請參考表2、3 及4。
表2：材料磁性能表
表3：可提供MIM 工藝制作的材料化學成分表
表4：可提供MIM 工藝制作的材料機械性質表（網路上的數據可能會有些許誤差，建議讀者們在查詢資料時可以多找幾篇進行比對）
SUS 410/430 / 不銹鋼410/430
鐵素體形成元素（如Cr、Mo 和Si）的適當配置意味著，即使鐵素體經過熱處理，甚至在高溫下磁性也會保留。該材料具有良好的可焊性、比奧氏體不銹鋼有更小的熱膨脹系數以及對含硫氣體有優異的耐高溫腐蝕性。該材料適用于高達800° C 的高溫零件和化工設備。
Fe-Ni alloy/ 鐵鎳合金
又被稱坡莫合金。用鎳含量為35% 至80% 的鎳鐵合金來提高初始磁導率，該術語反映了磁導率和合金的結合。它對微小磁場變化的敏感性回應了它在許多電磁閥和磁頭應用中的用途。還可以通過添加銅、鉻、鉬等來改變磁特性。
展開 NASA資助大直徑3D打印軟磁材料開發
導讀：太空電力推進系統對行星際任務的重要性正在增加，而現有的磁性材料和制造方法不足以生產具有足夠機械強度和磁性的大直徑霍爾效應推進器(HET)。因此，人們需要更好的制造方法來生產具有正確磁性和結構堅固性的HET。
△NASA噴氣推進實驗室運行的6kW霍爾推進器
南極熊獲悉，Elementum 3D于2021年6月17日宣布獲得NASA SBIR第一階段資金，開發用于大直徑增材制造軟磁材料。第一階段工作的主要目標是研究、開發和展示適用于生產大直徑霍爾效應推進器的軟磁原料材料和增材生產工藝，滿足磁性和機械性能目標。
△VAC用軟磁材料制成的沖壓（非3D打印）部件。雖然Co-Fe軟磁產品可以很容易地制成片材，但大坯料生產會導致材料脆弱、易碎和不均勻。
鈷鐵軟鐵磁合金具有無與倫比的磁飽和、高導磁率、高居里溫度和極高的強度，非常適用于軟磁應用，包括霍爾效應推進器（HET）。然而，這些合金由于低延展性和無法生產大尺寸形狀面臨制造性問題。雖然Co-Fe軟磁產品可以很容易地制成片材，但大坯料的生產會導致材料脆弱、易碎和不均勻。
△直接金屬激光燒結(DMLS)
Elementum 3D與Altius Space Machines合作，提議開發一種增材制造 (AM) 工藝和材料原料，利用鈷鐵軟磁材料制造大直徑HET。3D打印技術能夠直接從粉末原料生產大型結構，這將克服鐵鈷坯料制造尺寸的問題。其他優勢還包括有利的BTF比（Buy-to-Fly ratio）、設計自由度和推重比（Thrust-to-weightratio）的增加。
展開 ABAQUS-復合材料工程應用案例大合集-快速提高abaqus工程應用技能
ABAQUS-復合材料工程應用案例大合集-快速提高abaqus工程應用技能
【工程材料】一看全懂！機械工程師必知的24種常用金屬材料及其特性
5、35——各種標準件、緊固件的常用材料
主要特征: 強度適當，塑性較好，冷塑性高，焊接性尚可。冷態下可局部鐓粗和拉絲。淬透性低，正火或調質后使用應用舉例: 適于制造小截面零件，可承受較大載荷的零件：如曲軸、杠桿、連桿、鉤環等，各種標準件、緊固件。
6、65Mn——常用的彈簧鋼
應用舉例:小尺寸各種扁、圓彈簧、座墊彈簧、彈簧發條，也可制做彈簧環、氣門簧、離合器簧 片、剎車彈簧、冷卷螺旋彈簧，卡簧等。
7、0Cr18Ni9——最常用的不銹鋼（美國鋼號304，日本鋼號SUS304）
特性和應用: 作為不銹耐熱鋼使用最廣泛，如食品用設備，一般化工設備，原子能工業用設備。
8、Cr12——常用的冷作模具鋼（美國鋼號D3，日本鋼號SKD1)
特性和應用: Cr12鋼是一種應用廣泛的冷作模具鋼，屬高碳高鉻類型的萊氏體鋼。該鋼具有較好的淬透性和良好的耐磨性；由于Cr12鋼碳含量高達2.3%，所以沖擊韌度較差、易脆裂，而且容易形成不均勻的共晶碳化物；Cr12鋼由于具有良好的耐磨性，多用于制造受沖擊負荷較小的要求高耐磨的冷沖模、沖頭、下料模、冷鐓模、冷擠壓模的沖頭和凹模、鉆套、量規、拉絲模、壓印模、搓絲板、拉深模以及粉末冶金用冷壓模等。
9、DC53——常用的日本進口冷作模具鋼
特性和應用: 高強韌性冷作模具鋼，日本大同特殊鋼（株）廠家鋼號。高溫回火后具有高硬度、高韌性，線切割性良好。
展開 材料創新從20年縮短到2年？材料基因組工程揭秘
當前，在中國，降低核心關鍵材料的對外依存度的緊迫性正越來越凸顯。
中國材料科學界在1999 年6 月召開主題為"發現和優化新材料的集成組合方法"的第118 次香山科學會議，尋找加速發現新材料的有效途徑。2011 年12 月，中國科學院和中國工程院主辦主題為"材料科學系統工程"的第S14 次香山科學會議，研究中國應對MGI 的策略，并在隨后3 年中，多次組織以材料基因組計劃為主題的研討會、報告會，使得中國材料界對材料基因組技術的認識不斷深入，形成基本共識。2014 年，中國科學院和中國工程院分別向國務院提交咨詢報告，建議盡快啟動實施中國材料基因組計劃。
2016年8月8日，國務院印發《“十三五”國家科技創新規劃》，面向2030年的15個重大科技項目就包括“重點新材料研發及應用：重點研制碳纖維及其復合材料、高溫合金、先進半導體材料、新型顯示及其材料、高端裝備用特種合金、稀土新材料、軍用新材料等，突破制備、評價、應用等核心關鍵技術”。提出發展變革性的材料研發與綠色制造新技術，“重點是材料基因工程關鍵技術與支撐平臺”。
2017年4月，中國科技部發布《“十三五”材料領域科技創新專項規劃》，從四個層面部署了材料領域發展目標：
發揮材料的基礎性和支撐性特征，大力推進量大面廣的傳統（基礎）材料技術提升，滿足國家建設需求、實現節能減排；
發揮材料的先導性特征，重點發展戰略性電子材料、先進結構材料、新型功能與智能材料，滿足戰略性新興產業的發展需求；
發展前瞻性材料技術，突破納米材料技術、材料基因工程技術，形成新的技術和經濟增長點；
加強材料基地與人才隊伍建設，增強材料領域的持續創新能力。
2018年7月，來自云南省科技廳的消息稱，稀貴金屬材料基因工程已正式在云南省啟動實施。
展開 【兩刊動態】《材料工程》《航空材料學報》繼續入編北大《中文核心期刊要目總覽》
編輯部兩本期刊《材料工程》《航空材料學報》繼續入編《中文核心期刊要目總覽》2020年版（即第9版）一般工業技術類和金屬學與金屬工藝類核心期刊。衷心感謝各位關注以及幫助兩刊的科研工作者們，也請繼續支持兩刊的工作更上一層樓！
工程化的復合材料疲勞仿真方法
金屬的疲勞壽命研究已經較為成熟了，有大量的數據庫和工程預測手段。并且很多的工藝和檢測手段可以有效對結構疲勞進行管控，并誕生了“結構健康監測”這樣一個方向。像體檢那樣，通過CT、超聲波等技術，定期對結構內部的裂紋進行排查。
一代材料，一代裝備，現在已經進入了復合材料的時代。復合材料層合板是一層一層貼在一起的，并且樹脂和纖維之間不可避免的存在孔隙，這簡直是裂紋產生的溫床。
由于復合材料這種特點，其疲勞問題更為復雜，試驗結果的分散性也更高，更遑論仿真手段了。
但是仿真仍然重要，它可以表征趨勢，反映變化。另外很多結構，由于工況的特殊性以及自身結構復雜性，疲勞試驗是很難開展的，即便能搞也需要極高的成本。
工程化的復合材料疲勞仿真方法
航空航天的科研院所專業是分的很細的，搞強度和結構設計可以是兩個部門，強度下面可以分出靜強度、動強度、振動、疲勞等等一堆科室，每個科室還有一堆人。
我是一直搞航空的，導致我以前總是認為其他行業也是如此。后來外面接觸多了才知道，很多行業和公司，是養不起專門的結構強度部門的。往往結構強度方向就是一個人，這個人他要會做結構設計，做各種仿真分析，還要懂試驗。哪天感覺來了，還要去陪客戶。
這種情況下，是很難面面俱到的。尤其疲勞的仿真還需要編寫自定義本構程序，如果研究生階段不是研究這個的，一時是難以搞出來的。
前段時間我審了一篇做疲勞的論文。整個論文兩個工作，一個試驗、一個仿真。試驗也沒有做具體結構的疲勞試驗，而是基礎材料的疲勞試驗。仿真竟然一段話帶過，說使用了專門的疲勞分析軟件，然后就直接給結果。
還是那句話，糊里糊涂用軟件，糊里糊涂看結果，這種工作沒有意義。
我們本期就以復合材料層合板接頭的疲勞為例，基于ABAQUS UMAT，給出工程化的疲勞仿真方法。之所以是工程化，一是做了簡化，二是便于實現。
展開 《材料工程》創刊65周年征文
在中國科學技術信息研究所最新發布的引證數據顯示，《材料工程》在材料綜合類期刊中綜合評價名列第2。
歡迎您為《材料工程》創刊65周年專刊投稿！
復合材料工程應用
復合材料的發展無疑是迅速的，不同行業，各個企業以及無數研究院工程師，都在這一領域不斷研究，尋求技術突破。本期，斯姆勒就從幾個近期發生的事件來展示復合材料的獨特魅力！
壹
前途K50--以鋁為骨以碳為膚的精靈 @沒車不行的（新浪新聞）
在碳纖維的使用方面，前途汽車開創性地探索碳纖維批量生產工藝，開發出全新的高溫快速固化預浸料模壓工藝，在降低了碳纖維生產成本的同時實現高度自動化生產。
工程材料屬性表（1）
常用工程材料屬性性表.pdf
常用工程材料屬性大全！建議收藏！
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材料名稱
彈性模量(N/m^2)
泊松比
質量密度(kg/m^3)
抗剪模量(N/m^2)
張力強度(N/m^2)
屈服強度(N/m^2)
熱擴張系數(/Kelven)
比熱(J/(kg.K))
熱導率(W/(m.k))
Ductile Iron (SN)
1.20E+11
0.31
7.90E+03
7.70E+10
8.62E+08
5.51E+08
1.10E-05
4.50E+02
75
KTH300-06 (GB)
1.90E+11
0.27
7.30E+03
8.60E+10
3.00E+08
展開 ABAQUS常見工程材料屬性
Abaqus_Material.rar
500種常見工程材料屬性以及ABAQUS.lib文件
機械工程材料實用手冊
機械工程材料實用手冊
機械工程材料實用手冊.part01.rar
機械工程材料實用手冊.part02.rar
機械工程材料實用手冊.part03.rar
機械工程材料實用手冊.part04.rar
機械工程材料實用手冊.part05.rar
機械工程材料實用手冊.part06.rar
機械工程材料實用手冊.part07.rar
機械工程材料實用手冊.part08.rar
機械工程材料實用手冊.part09.rar
機械工程材料實用手冊.part10.rar
展開 【分享】500種常用材料工程屬性
我們知道有限元仿真在工程實際問題的研究中發揮著越來越大的作用，而有限元模型中材料模型參數的設置精度對于仿真結果的可信度有著直接的影響。正確的材料參數是仿真結果可信的必要條件，而在企業種常用的工程材料種類復雜，特別是對于高分子材料，不同原料、不同配比復合材料的屬性往往會有差別。材料屬性測試也成為了公司必不可少的一環。 本篇文章收集整理了500種常用工程材料屬性，包含各種塑料、金屬等常見材料的主要屬性：彈性模量、泊松比、密度、抗剪模量、張力強度、屈服強度，熱擴展系數、比熱以及熱導率。其中單位為最常見的國際單位，具體單位換算關系如下圖。
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