Giáo trình Vật liệu điện - điện tử

ỦY BAN NHÂN DÂN TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ  GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Biên soạn : ThS PHẠM HỮU TẤN KS PHẠM VĂN QUANG TP.HCM, NĂM 2014 LỜI NÓI ĐẦU Nhằm mục đích phục vụ cho việc giảng dạy làm tài liệu tham khảo cho môn chuyên ngành Điện – Điện tử Trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải TP.HCM Cuốn sách Thực tập máy điện đời làm giáo trình để giảng dạy cho học sinh học hệ Cao đẳng chuyên ngành điện ngành liên quan Nội dung sách trình “ Thực tập máy điện” trình bày chi tiết vấn đề dựa theo chương trình khung Bộ Giáo Dục Đào Tạo kết hợp với kiến thức nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, đáp ứng với phát triển công nghệ đại Trong trình biên soạn, giáo trình số hạn chế sai sót Mong nhận đóng góp ý kiến để hoàn thiện Mọi đóng góp xin gửi về: Khoa Kỹ Thuật Điện – Điện Tử ,Trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải Tác giả MỤC LỤC Trang Chương : TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN (3 TIẾT) 1.1 Khái niệm vật liệu học 1.2 Cấu tạo vật liệu 1.3 Một số khái niệm, định nghĩa vật liệu kỹ thuật điện 1.4 Phân loại vật liệu điện-điện tử Chương : VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN (15 TIẾT) 2.1 Quá trình vật lý vật liệu dẫn điện 2.2 Tính chất chung vật liệu dẫn điện 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẫn điện vật liệu dẫn điện 2.4 Phân loại vật liệu dẫn điện 2.5 Kim loại dẫn điện 2.6 Hợp kim dẫn điện 2.7 Vật liệu có tính dẫn điện cao 2.8 Kim loại hợp kim siêu dẫn Chương : VẬT LIỆU BÁN DẪN (9 TIẾT) 3.1 Quá trình vật lý chất bán dẫn 3.2 Các tính chất chất bán dẫn 3.3 Tính dẫn điện chất bán dẫn 3.4 Phân loại vật liệu bán dẫn 3.5 Ứng dụng vật liệu bán dẫn ngành điện Chương : VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN (24 TIẾT) 4.1 Quá trình vật lý chất cách điện 4.2 Tính chất chất cách điện 4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính cách điện 4.4 Phân loại vật liệu cách điện 4.5 Vật liệu cách điện thể rắn 4.6 Vật liệu cách điện thể lỏng 4.7 Vật liệu cách điện thể khí 4.8 Ứng dụng cách điện cho đường dây tải điện khơng Chương : VẬT LIỆU TỪ (9 TIẾT) 5.1 Các khái niệm vật liệu từ 5.2 Các tính chất vật liệu từ 5.3 Phân loại vật liệu từ 5.4 Ảnh hưởng nhiệt độ đến từ tính sắt từ 5.5 Vật liệu từ cứng 5.6 Vật liệu từ mềm 1 5 11 17 27 28 29 35 43 48 59 65 67 72 84 100 107 110 111 119 122 124 139 141 146 146 147 149 Trường CĐ GTVT TP HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN 1.1 Khái niệm vật liệu học 1.1.1 Nguyên liệu Nguyên liệu sản phẩm lấy từ nông nghiệp từ công nghiệp khai thác từ thiên nhiên mà chưa qua chế biến 1.1.2 Vật liệu Vật liệu (tiếng Anh: Materials) chất hợp chất được người dùng để làm sản phẩm khác Vật liệu đầu vào trình sản xuất chế tạo Trong công nghiệp, vật liệu sản phẩm chưa hoàn thiện thường dùng để làm sản phẩm cao cấp Hay nói cách khác, vật liệu nguyên liệu qua chế biến để trở thành vật tư cho ngành chế biến thành phẩm Ví dụ: Lõi thép máy biến áp Dây dẫn điện Gạch đá… 1.1.3 Nhiên liệu Nhiên liệu vật liệu lọc từ nguyên liệu dầu mỏ 1.1.4 Vật liệu kĩ thuật điện Vật liệu kĩ thuật điện hay gọi đơn giản vật liệu điện: dùng để chế tạo sửa chữa thiết bị điện từ sản phẩm qua chế biến từ nguyên liệu Ví dụ: Lá thép kĩ thuật điện Dây quấn động Giấy cách điện… Trong ngành điện người ta sử dụng nhiều loại vật liệu điện như: vật liệu dẫn điện, vật liệu bán dẫn, vật liệu cách điện, vật liệu dẫn từ… Mỗi loại vật liệu có tính chất đặc tính khác có yếu tố ảnh hưởng khác nên ứng dụng trường hợp khác ngành điện 1.2 Cấu tạo vật liệu Để thấy chất dẫn điện cách điện vật liệu, cần có khái niệm cấu tạo vật liệu hình thành phần tử mang điện vật liệu Khoa KT Điện- Điện tử Trang Trường CĐ GTVT TP HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử 1.2.1 Cấu tạo nguyên tử Mọi vật liệu (vật chất) cấu tạo từ nguyên tử phân tử Nguyên tử phần tử vật chất Theo mơ hình ngun tử Bor, ngun tử cấu tạo hạt nhân mang điện tích âm chuyển động xung quanh hạt nhân theo quỷ đạo định Hạt nhân nguyên tử tạo nên từ hạt prôton nơtron: nơtron hạt không mang điện tích, cịn prơton có điện tích dương với số lượng Z.q Z: số lượng điện tử nguyên tử đồng thời số thứ tự nguyên tố ngun tử bảng tuần hồn Menđêlêép q: điện tích điện tử e (qe=1,601.10-19 culơng) Prơton (p) có khối lượng 1,67.10-27kg Electron (e) có khối lượng 9,1.10-31kg Ở trạng thái bình thường nguyên tử trung hoà điện, tức nguyên tử có tổng điện tích dương hạt nhân tổng điện tích âm điện tử Nếu lý ngun tử hay nhiều điện tử trở thành điện tích dương, ta thường gọi iơn dương Ngược lại ngun tử trung hồ nhận thêm điện tử trở thành iôn âm Ta xét lượng điện tích ngun tử Hydrơ có prơton điện tích Khi điện tử chuyển động quỷ đạo trịn bán kính r xung quanh hạt nhân điện tử chịu lực hút hạt nhân f1 xác định công thức sau: (1.1) Lực hút f1 tạo lực ly tâm chuyển động f2 (1.2) m: khối lượng điện tử v: tốc độ chuyển động điện tử Ta có f1 = f2 (1.3) Trong q trình chuyển động điện tử có động năng: (1.4) Khoa KT Điện- Điện tử Trang Trường CĐ GTVT TP HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử năng: (1.5) Nên lượng điện tử bằng: W= T + U (1.6) Năng lượng tối thiểu cung cấp cho điện tử để điện tử tách khỏi nguyên tử trở thành điện tử tự người ta gọi lượng iôn hố (Wi) Khi bị iơn hố (bị điện tử), ngun tử trở thành iơn dương Q trình biến ngun tử trung hồ thành iơn dương điện tử tự gọi q trình iơn hố Trong ngun tử, lượng iơn hố lớp điện tử khác khác nhau, điện tử hoá trị ngồi có mức lượng iơn hố thấp chúng cách xa hạt nhân Khi điện tử nhận lượng nhỏ lượng iơn hố chúng bị kích thích di chuyển từ mức lượng sang mức lượng khác, song chúng ln có xu trở vị trí trạng thái ban đầu Phần lượng cung cấp để kích thích nguyên tử trả lại dạng lượng quang Trong thực tế, lượng iôn hố lượng kích thích ngun tử nhận từ nhiều nguồn lượng khác nhiệt năng, quang năng, điện năng… 1.2.2 Cấu tạo phân tử Phân tử cấu tạo nên từ nguyên tử thông qua liên kết phân tử Trong vật chất tồn bốn loại liên kết: Liên kết đồng hoá trị Liên kết đồng hoá trị liên kết đặc trưng dùng chung điện tử nguyên tố phân tử Khi mật độ đám mây điện tử hạt nhân trở thành bão hồ, liên kết phân tử bền vững Ví dụ: phân tử clo (Cl2) gồm nguyên tử clo, nguyên tử có 17 điện tử, điện tử hố trị lớp ngồi Hai nguyên tử liên kết bền vững với cách sử dụng chung điện tử, lớp vỏ nguyên tử bổ sung thêm điện tử ngun tử Hình 1.1: Ngồi tùy thuộc vào cấu trúc đối xứng hay không đối xứng mà phân tử liên kết đồng hoá trị trung tính hay cực tính (lưỡng cực) Phân tử có trọng tâm điện tích dương âm trùng phân tử trung tính Phân tử có trọng tâm điện tích dương âm khơng trùng (có khoảng cách) gọi phân tử cực tính hay lưỡng cực Khoa KT Điện- Điện tử Trang Trường CĐ GTVT TP HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử Liên kết ion Liên kết ion xác lập lực hút ion dương ion âm phân tử Liên kết ion liên kết bền vững Do vậy, vật rắn có cấu tạo ion đặc trưng độ bền học nhiệt độ nóng chảy cao Ví dụ tinh thể ion muối halogen kim loại kiềm Hình 1.2: Khả tạo nên chất hợp chất mạng khơng gian phụ thuộc chủ yếu vào kích thước ngun tử hình dáng lớp điện tử hố trị ngồi Liên kết kim loại Dạng liên kết tạo nên tinh thể vật rắn Kim loại xem hệ thống cấu tạo từ iôn dương nằm môi trường điện tử tự Lực hút iơn dương điện tử tạo nên tính ngun khối kim loại Chính liên kết kim loại liên kết bền vững, kim loại có độ bền vững học nhiệt độ nóng chảy cao Lực hút ion dương điện tử tạo nên tính ngun khối kim loại Hình 1.3: Liên kết kim loại Sự tồn điện tử tự làm cho kim loại có tính ánh kim tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao Tính dẻo kim loại giải thích dịch chuyển trượt lớp ion, kim loại dễ cán, kéo thành lớp mỏng Khoa KT Điện- Điện tử Trang Trường CĐ GTVT TP HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử Liên kết Vandec - Vanx Liên kết dạng liên kết yếu, cấu trúc mạng tinh thể phân tử không vững Do vậy, liên kết Vandec–Vanx có nhiệt độ nóng chảy độ bền thấp parafin 1.3 Một số khái niệm, định nghĩa vật liệu kỹ thuật điện 1.3.1 Khái niệm vật liệu có tính dẫn điện tử Là vật vật liệu mà hoạt động điện tử không làm biết đổi thực thể tạo thành vật liệu 13.2 Khái niệm vật liệu có tính dẫn ion Là vật liệu mà dịng điện qua tạo nên biến đổi hóa học Vật liệu có tính dẫn ion thường dung dịch: dung dịch axit, dung dịch kiềm, dung dịch muối 1.3.3 Định nghĩa vật liệu dẫn điện Vật liệu dẫn điện vật chất mà trạng thái bình thường chuyển tải điện tới thiết bị điện đặt từ trường kích thích lượng từ bên ngồi tạo dòng điện 1.4 Phân loại vật liệu điện – điện tử 1.4.1 Phân loại theo khả dẫn điện (theo lý thuyết phân vùng lượng) Vật liệu cách điện (vật liệu điện mơi) Là chất có vùng cấm lớn đến mức điều kiện bình thường dẫn điện điện tử không xảy Các điện tử hoá trị cung cấp thêm lượng chuyển động nhiệt di chuyển tới vùng tự để tham gia dòng điện dẫn Chiều rộng vùng cấm điện môi nằm khoảng từ 1,5 đến vài điện tử vơn (eV) Hình 1.4: Khoa KT Điện- Điện tử Trang Trường CĐ GTVT TP HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử Vật liệu bán dẫn Là chất có vùng cấm hẹp so với điện mơi, vùng thay đổi nhờ tác động bên Chiều rộng vùng cấm bé W= 0,2 – 1,5eV Do nhiệt độ bình thường số điện tử hoá trị vùng đầy tiếp sức chuyển động nhiệt di chuyển tới vùng tự để tham gia dịng điện dẫn Hình 1.5: Vật liệu dẫn điện (vật dẫn) Là chất có vùng tự nằm sát với vùng đầy chí nằm chồng lên vùng đầy (W< 0,2eV) Vật dẫn điện có số lượng điện tử tự lớn nhiệt độ bình thường điện tử hố trị vùng đầy chuyển sang vùng tự dễ dàng, tác dụng lực điện trường điện tử tham gia vào dòng điện dẫn Chính vật dẫn có tính dẫn điện tốt Hình 1.6: 1.4.2 Phân loại theo từ tính Có loại sau: Khoa KT Điện- Điện tử Trang Trường CĐ GTVT TP HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử Nghịch từ: chất có độ tự thẩm µ1 phụ thuộc vào cường độ từ trường bên Loại gồm có: sắt, niken, coban, hợp kim chúng, hợp kim crom mangan, pherit có thành phần khác 1.4.3 Phân loại theo trạng thái vật thể Vật liệu điện theo trạng thái vật rắn Vật liệu điện theo trạng thái vật lỏng Vật liệu điện theo trạng thái khí 1.4.4 Phân loại theo công dụng Vật liệu dẫn điện Vật liệu cách điện Vật liệu dẫn từ Vật liệu bán dẫn 1.4.5 Phân loại theo nguồn gốc Vật liệu hữu Vật liệu vơ Câu hỏi ơn tập Câu 1: Trình bày cấu tạo nguyên tử, phân tử? Câu 2: Phân loại vật liệu theo lý thuyết phân vùng lượng vật chất? Câu 3: Phân biệt nguyên liệu, nhiên liệu, vật liệu? Câu 4: Tính lực hút hướng tâm lực hút ly tâm nguyên tử, biết: mc=9,1.10-31 (kg); qc= 1,601.10-19 (C); v=1,26.105 (m/s) Câu 5: Vật liệu điện phân loại nào? Trình bày cách phân loại đó? Khoa KT Điện- Điện tử Trang Trƣờng CĐ GTVT TP HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử Hình 5.5: Mạch từ Các cơng thức Khi tính tốn mạch từ, áp dụng định luật mạch điện chúng tồn tương tự qua lại Định luật Kirchhoff 1: áp dụng cho mạch từ phát biểu sau Đối với nút mạch từ, tổng từ thơng vào (có chiều phía điểm nút) (có chiều khỏi điểm nút) zéro (5.4)  b) Định luật Kirchhoff 2: phát biểu sau: mạch vịng khép kín mạch từ, tổng từ áp rơi mạch vịng sức từ động zéro  F  i K Rmk (5.5) c) Định luật Ohm phát biểu nhƣ sau: nhánh mạch từ tích số từ thông chảy qua tổng trở từ từ áp rơi hai đầu nhánh i Z mi U mi (5.6) Trong công thức trên: -i : từ thông chảy qua nhánh mạch từ (wb) - Fi : sức từ động nhánh từ tương ứng (A.t) - Rmk : từ trở nhánh từ tương ứng (1/H) - Zmi : tổng trở từ nhánh (1/H) - Umi : từ áp rơi nhánh từ (A) Tổng trở Zmi nhánh từ bao gồm hai thành phần từ trở Rmi từ kháng Xmi, chúng có quan hệ tam giác vng Z miR2mi X2 mi Khoa KT Điện- Điện tử (5.7) Trang 145 Trƣờng CĐ GTVT TP HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử 5.2.5 Các hƣ hỏng thƣờng gặp Các loại vật liệu dẫn từ sử dụng để chế tạo mạch từ thiết bị điện, máy điện khí cụ điện, nên sử dụng lâu ngày bị hư hỏng ta thường gặp dạng hư hỏng sau: + Hư hỏng bị ăn mòn kim loại: đa phần chúng chất sắt từ hợp chất sắt từ nên chúng bị tác dụng mơi trường xung quanh tác dụng diễn hai hình thức ăn mịn, ăn mịn hóa học ăn mịn điện hóa kim loại khác bề mặt chúng có sơn lớp sơn cách điện + Hư hỏng điện: trình làm việc xẩy tương điện áp, bị ngắn mạch nên cuộn dây đặt mạch từ bị cháy nên làm hỏng mạch từ + Hư hỏng bị già hóa kim loại: tác dụng tời gian mơi trường làm cho tính chất vật liệu từ thay đổi + Hư hỏng lực tác động từ bên ngoài: tác dụng ngoại lực làm cho vật liệu từ bị biến dạng bị hỏng + Dưới tác dụng nhiệt độ: nhiệt độ tăng lên (khoảng 125 oC) vật liệu có từ tính từ tính 5.3 Phân loại vật liệu từ Từ cảm ( χ ) vật liệu đại lượng đặc trưng cho cảm ứng vật liệu tác động từ trường Người ta dựa vào đại lượng để phân chia vật liệu thành loại sau: Nghịch từ: vật liệu có χ nhỏ khơng (âm) có giá trị tuyệt đối nhỏ, cỡ khoảng 10-5 Thuận từ: vật liệu có χ lớn khơng (dương) có giá trị tuyệt đối nhỏ cỡ 10-3 Sắt từ: vật liệu có χ dương lớn, đạt đến 105 Feri từ: vật liệu có χ dương lớn (tuy nhiên nhỏ sắt từ) Phản sắt từ: vật liệu có χ dương nhỏ 5.4 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến từ tính sắt từ Khi làm nóng sắt từ ta làm yếu vai trị trao đổi tương hỗ bên nó, dẫn tới trình phản định hướng nhiệt mơmen từ giảm từ hóa tự phát Khi nhiệt độ lớn nhiệt độ xảy phân chia lại cấu trúc miền, tức từ hóa tự phát biến chuyển vào trạng thái thuận từ Nhiệt độ chuyển tiếp pha Khoa KT Điện- Điện tử Trang 146 Trƣờng CĐ GTVT TP HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử gọi điểm từ Quiri Gần điểm từ Quiri quan sát thấy hàng loạt khác thường, đồng thời với thay đổi tính chất không từ sắt từ điện trở suất, nhiệt dung riêng, hệ số nở dài, tham số khác Nhiệt độ Quiri chất sắt từ nhiệt độ chuyển pha từ tính sắt từ sang thuật từ Như vậy, vật liệu từ nhiệt độ cao điểm Quyri ảnh hưởng đến tính chất dẫn từ Nên tránh sử dụng vật liệu từ nhiệt độ cao 5.5 Vật liệu từ cứng Các vật liệu từ cứng thường có tổn hao từ trễ lớn, cường độ từ trường khử từ cao, độ từ thẩm nhỏ so với vật liệu sắt từ mềm Tùy theo thành phần trạng thái phương pháp chế tạo vật liệu sắt từ cứng chia làm nhiều loại: - Thép hợp kim hóa, tơi đến trạng thái máctenxít - Các hợp kim từ cứng alni, alnisi, alnico, macnico - Các nam châm dạng bột Các vật liệu sắt từ cứng có độ dẫn từ thấp hơn, có từ dư lớn, có khả luyện từ, chủ yếu dùng để chế tạo nam chậm vĩnh cửu máy điện, cấu đo Vật liệu chủ yếu thép cácbon, thép crom, thép vonfram, thép cơban 5.5.1 Thép hợp kim hóa tơi đến trạng thái mactenxít Là loại thép hợp kim hố với chất như: vonfram, crôm, molipden, côban Loại thép vật liệu đơn giản dễ kiếm để làm nam châm vĩnh cửu Thành phần tính chất thép cho bảng Các tính chất cho bảng (bảng5.6.) đảm bảo thép mactenxít sau nhiệt luyện đặc biệt loại sau ổn định nước sơi Thành phần hóa học % Các tính chất từ (không nhỏ hơn) Nhãn C Cr VV Co Mo hiệu Cảm ứng Lực từ dư Bd kháng k.gauss từ Hk ơcstet EX 0,95 đến 1,10 Khoa KT Điện- Điện tử 1,30 đến - - - 9,0 58 1,60 Trang 147 Trƣờng CĐ GTVT TP HCM EX3 0,90 đến 1,10 E7B6 0,68 đến 0,78 EX5K5 0,90 đến 1,05 EX9K15M 0,90 đến 1,05 2,80 đến Giáo trình Vật liệu điện-điện tử - - - 9,5 60 - - 10,0 62 - 8,5 100 3,60 0,30 đến 5,20 đến 0,50 6,20 5,50 đến - 6,50 8,0 đến 10,0 5,50 đến 6,5 - 13,5 đến 1,20 đến 16,5 1,70 8,0 170 Bảng 5.1: Thành phần tính chất thép mactenxít làm nam châm vĩnh cửu 5.5.2 Các hợp kim từ cứng Thường gọi hợp kim aluni: (Al - Ni - Fe) Loại có lượng từ lớn Nếu cho thêm cơban silic tính chất từ hợp kim tăng lên Hợp kim aluni, cho thêm silic gọi alunisi, cho thêm côban gọi alunico Nếu hợp kim alunico có hàm lượng cơban lớn ta gọi macnico Tất hợp kim có khuyết điểm khó chế tạo thành chi tiết có kích thước xác hợp kim có tính chất cứng giịn Nên gia công phương pháp mài Tùy theo thành phần phương pháp gia cơng mà tính chất từ thay đổi Nam châm hợp kim manicơ nhẹ nam châm aluni lượng lần nhẹ nam châm thép crôm thông thường 22 lần 5.5.3 Các nam châm dạng bột Chế tạo nam châm vĩnh cửu phương pháp luyện kim bột đề hợp kim đúc sắt – niken – nhơm khơng thể chế tạo sản phẩm nhỏ có kích thước chinh xác Chúng ta cần phân biệt hai loại nam châm bột kim loại gốm nam châm bột có hạt gắn chất kết dính (nam châm kim loại dẻo) Loại thứ chế tạo cách ép bột nghiền từ hợp kim từ cứng, sau đố thiêu kết nhiệt độ cao Các chi tiết nhỏ chế tạo công nghệ có kích thước tương đối xác, khơng cần gia công thêm Loại thứ hai chế tạo phương pháp ép giống ép chi tiết chất dẻo chất độn nghiền từ hợp kim từ cứng Vì chất độn cứng nên cần áp suất riêng để ép cao ( /cm2) Nam châm kim loại bột kinh tế sản xuất tự động hóa hàng loạt nam châm có cấu tạo phức tạp kích hước khơng lớn Cơng nghệ hợp kim dẻo chế tạo nam châm có lõi Tính chất từ nam châm kim loại dẻo nhiều, lực kháng từ giảm (10 15)%, từ dư giảm (35 50)%, lượng tích lũy giảm (40 60)% so với nam châm đúc Nam châm kim loại dẻo Khoa KT Điện- Điện tử Trang 148 Trƣờng CĐ GTVT TP HCM Giáo trình Vật liệu điện-điện tử có điện trở cao, sử dụng thiết bị có trường biến đổi tần số cao 5.5.4 Ferít từ cứng Trong số ferít từ cứng biết nhiều ferít bari BaO6Fe2O3 Nó sản xuất dạng đĩa mỏng, chúng có tính ổn định cao tác dụng từ trường ngoài, chịu lắc va đập Nhưng nhược điểm độ bền thấp, độ giịn lớn, tính chất từ phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, nghĩa lớn nam châm đúc 5.6 Vật liệu từ mềm Vật liệu từ mềm có độ từ thẩm cao, lực kháng từ tổn hao từ trễ nhỏ Được dùng để chế tạo mạch từ thiết bị điện, đồ dùng điện Đặc điểm loại vật liệu độ dẫn từ lớn, tổn hao bé 5.6.1 Sắt (thép cácbon thấp) Nhìn chung sắt thỏi chứa lượng nhỏ tạp chất, cácbon, sulfur, mangan, silíc, nguyên tố khác làm yếu tính chất từ tính Bởi điện trở suất tương đối thấp, thép thỏi phần lớn dùng cho lõi từ Nó thường làm sắt đúc tinh chế lò luyện kim lò thổi với tổng lượng chứa (0,08 – 0,1)% tạp chất Vật liệu biết đến tên thép armco sản xuất theo nhiều cấp độ khác Thép điện cácbon thấp, điện, loại khác thép thỏi, độ dày từ 0,2 đến 4mm, không chứa 0,04% cácbon không 0,6% nguyên tố khác Độ thẩm từ cao loại thép khác không mức 3500 4500, lực kháng từ tương ứng không cao (100 62)A/m Sắt đặc biệt tinh khiết sản xuất cách điện phân dung dịch sulfátắt hay clorua sắt Nó chứa 0,05 tạp chất Vì có điện trở tương đối thấp nên sắt tinh khiết kỹ thuật sử dụng tương đối ít, chủ yếu làm mạch từ từ thông không đổi Khoa KT Điện- Điện tử Trang 149 Trƣờng CĐ GTVT TP HCM Vật liệu Các tính chất từ Tạp chất (%) C Sắt thỏi Giáo trình Vật liệu điện-điện tử O2 Độ thẩm từ Ban đầu Lớn min max Lực kháng từ HC (A/m) 0,02 0,06 250 7000 64 0,02 0,01 600 15000 28 Sắt cacbonyl 0,005 0,005 3300 21000 6,4 Sắt điện phân nóng chảy chân 0,01 - - 61000 7,2 0,005 0,003 6000 200000 3,2 Sắt tinh chế cao hyđrô - - 20000 340000 2,4 Tinh chế đơn sắt tinh khiết ủ ram hyđrô - - - 1430000 0,8 Sắt điện phân khơng Sắt tinh chế hyđrơ Bảng 5.2: Tính chất sắt 5.6.2 Thép kỹ thuật điện 5.6.2.1 Tính chất Từ thép cacbon thấp có thành phần C < 0,04% tạp chất khác