Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Классификация магнитных материалов↑ ⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 10 Содержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Электротехнические материалы, применяемые в технике с учетом их магнитных свойств, разделяют на магнитомягкие и магнитотвердые. Термины «магнитомягкие» и «магнитотвердые» не относятся к механическим свойствам материала. Некоторые механически твердые материалы являются магнитомягкими, а механически мягкие материалы могут относиться к магнитотвердым. Основанием для деления магнитных материалов на магнитомягкие и магнитотвердые являются следующие особенности. Процессы намагничивания материалов обеих групп протекают одинаково: на первом этапе происходит смещение границ доменов, на втором - вращение магнитных моментов доменов в направлении намагничивающего поля, на третьем - парапроцесс. Согласно кривой намагничивания смещение границ доменов требует меньших энергетических затрат, чем процессы вращения магнитных моментов и парапроцесс. В магнитомягких материалах намагничивание происходит в основном за счет смещения границ доменов. Магнитотвердые материалы намагничиваются преимущественно за счет Рис.6.3. Петли гистерезиса: а, б – магнитомягких материалов (округлая петля), в – магнитомягких материалов (прямоугольная петля); магнитотвердых материалов
Форма петли гистерезиса обеих групп материалов (рис. 6.3), индукция насыщения Bs и остаточная индукция Вс примерно одинаковы, однако разница в коэрцитивной силе Нс достигает очень большого значения. Так, для магнитотвердых материалов наибольшая коэрцитивная сила Нс = 800 кА/м, а для магнитомягких материалов наименьшая коэрцитивная сила Нс = 0,4 А/м, т.е. различие составляет 2-106 раз. Исходя из различий в коэрцитивной силе условно принято разделение на магнитомягкие и магнитотвердые. Магнитомягкие материалы имеют малое значение коэрцитивной силы Нс, поэтому способны намагничиваться до насыщения даже в слабых магнитных полях. Они обладают следующими свойствами: узкая петля гистерезиса небольшой площади при высоких значениях индукции и небольшой коэрцитивной силой Нс <4 кА/м (см. рис. 6.3, а, б, в); однородность структуры; минимальные механические напряжения; минимальное количество примесей и включений; незначительная кристаллографическая анизотропия. Магнитомягкие материалы с округлой петлей гистерезиса применяют для работы в низкочастотных магнитных полях. Магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса применяют для изготовления устройств магнитной памяти. Магнитотвердые материалы имеют большие значения коэрцитивной силы Нс, трудно намагничиваются, но способны длительное время сохранять намагниченность. Они обладают широкой петлей гистерезиса с большой коэрцитивной слой Нс >4 кА/м (рис. 6.3, г) и наличием однодоменных структур, возникающих в небольших объемах магнитного вещества. Магнитотвердые материалы служат для изготовления постоянных магнитов. Особую группу составляют материалы особого назначения, которые имеют сравнительно узкую область применения. МАГНИТОТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ
К магнитотвердым материалам относится магнитные материалы с широкой гистерезисной петлей и большой коэрцитивной силой Нс (рис. 6.3, г). Основными характеристиками магнитотвердых материалов являются коэрцитивная сила Нс, остаточная индукция Вс, максимальная удельная магнитная энергия, отдаваемая во внешнее пространство . Магнитная проницаемость магнитотвердых материалов значительно меньше, чем у магнитомягких. Чем «тверже» магнитный материал, т. е. чем выше его коэрцитивная сила Нс, тем меньше его магнитная проницаемость. Влияние температуры на величину остаточной магнитной индукции Вr, которая соответствует максимальному значению магнитной индукции для данного материала Вmах, оценивается температурным коэффициентом остаточной магнитной индукции (К-1) , (7) где и - значения остаточной индукции материала при температурах Т1 и Т2 соответственно. Максимальная удельная магнитная энергия является важнейшим параметром при оценке качества магнитотвердых материалов. Максимальная удельная магнитная энергия, Дж/м2: (8). Постоянный магнит при замкнутом магнитопроводе практически не отдает энергию во внешнее пространство, так как почти все магнитные силовые линии замыкаются внутри сердечника, и магнитное поле вне сердечника отсутствует. Для использования магнитной энергии постоянных магнитов в замкнутом магнитопроводе создают воздушный зазор определенных размеров и конфигурации, магнитное поле в котором используют для технических целей. Магнитный поток постоянного магнита с течением времени уменьшается. Это явление называется старением магнита. Старение может быть обратимым и необратимым. В случае обратимого старения при воздействии на постоянный магнит ударов, толчков, резких колебаний температуры, внешних постоянных полей происходит снижение его остаточной магнитной индукции Вr на 1...3%; при повторном намагничивании свойства таких магнитов восстанавливаются. Если со временем в постоянном магните произошли структурные изменения, то повторное намагничивание не устраняет необратимого старения. По назначению магнитотвердые материалы подразделяют на материалы для постоянных магнитов и материалы для записи и хранения информации (звуковой, цифровой, видеоинформации и др.). По составу и способу получения магнитотвердые материалы подразделяют на налитые, порошковые и прочие. Литые материалы на основе сплавов. Эти материалы имеют основой сплавы железо-никель-алюминий (Fe-Ni-Al) и железо-никель-кобальт (Fe-Ni-Co) и являются основными материалами для изготовления постоянных магнитов. Эти сплавы относят к прецизионным, так как их качество в решающей степени определяется строгим соблюдением технологических факторов. Магнитотвердые литые материалы получают в результате дисперсионного твердения сплава при его охлаждении с определенной скоростью от температуры плавления до температуры начала распада. В процессе твердения происходит высокотемпературный распад твердого раствора на -фазу и -фазу. -фаза близка по составу к чистому железу, которое обладает сильно выраженными магнитными свойствами. Она выделяется в виде пластинок однодоменной толщины. -фаза близка по составу к интерметаллическому соединению никель-алюминий Ni-Al, обладающему низкими магнитными свойствами. В результате получают систему, состоящую из немагнитной фазы с однодоменными сильномагнитными включениями фазы , которая обладает большой коэрцитивной силой Нс. Такие сплавы не применяют из-за сравнительно низких магнитных свойств. Наиболее распространенными являются сплавы железо-никель-алюминий, легированные медью Сu и кобальтом Со. Марки этих материалов содержат буквы Ю и Н, указывающие на наличие в них алюминия и никеля. При использовании легирующих металлов в обозначение марок вводят дополнительные буквы, которые соответствуют этим металлам, например, сплав системы железо-никель-алюминий, легированный кобальтом, марки ЮНДК. Бескобальтовые сплавы обладают относительно низкими магнитными свойствами, но они являются самыми дешевыми. Кобальтовые сплавы применяют для изготовления изделий, которые требуют материалов с относительно высокими магнитными свойствами и магнитной изотропностью. Высококобальтовые сплавы представляют собой сплавы с магнитной или с магнитной и кристаллической текстурой, содержащие кобальта более 15%. Сплавы с магнитной текстурой получают в результате охлаждения сплава в магнитном поле с напряженностью 160...280 кА/м от высоких температур 1250...1300°С до температуры приблизительно 500 °С. Полученный сплав приобретает улучшенные магнитные характеристики лишь в направлении действия поля, т.е. материал становится магнитоанизотропным. Для сплавов, содержащих 12% кобальта, термомагнитная обработка увеличивает магнитную энергию приблизительно на 20%, а для сплавов, содержащих 20...25% кобальта, - на 80% и более. Термомагнитная обработка повышает температуру начала дисперсного распада с 950 °С в сплаве без кобальта до 800 °С в сплаве, содержащем 24% кобальта. В результате термомагнитной обработки у высококобальтовых сплавов повышается также температура точки Кюри с 730 до 850 °С. Кристаллическую текстуру получают в процессе особых условий охлаждения сплавов. В результате получают магниты с особой макроструктурой в виде столбчатых кристаллов, ориентированных в направлении легкого намагничивания. Это повышает магнитные свойства сплавов. Магнитная энергия повышается на 60...70%. Увеличиваются коэрцитивная сила Нс, остаточная магнитная индукция Вr и коэффициент выпуклости кривой размагничивания материала: (9) Высококобальтовые текстурированные сплавы применяют для изготовления малогабаритных магнитных изделий, требующих высоких магнитных свойств и магнитной анизотропии. Недостатками высококобальтовых материалов являются высокая твердость и хрупкость, что значительно осложняет их механическую обработку. Порошковые магнитотвердые материалы (постоянные магниты). Порошковые магнитотвердые материалы применяют для изготовления миниатюрных постоянных магнитов сложной формы. Их подразделяют на металлокерамические, металлопластические, оксидные и микропорошковые. Металлокерамические магниты по магнитным свойствам лишь немного уступают литым магнитам, но дороже их. Получают металлокерамические магниты в результате прессования металлических порошков без связующего материала и спекания их при высоких температурах. Для порошков используют сплавы ЮНДК (сплав системы Fe-Ni-Al, легированный кобальтом); на основе платины (Pt-Co, Pt-Fe); на основе редкоземельных металлов. Металлокерамические магниты на основе сплавов ЮНДК обладают магнитными свойствами по параметрам Вr и на 10...20% ниже, чем у литых магнитов благодаря повышенной пористости спеченного порошкового материала до 5%; по механической прочности в 3...6 раз превосходят литые. Магниты на основе платиновых сплавов обладают высокими значениями коэрцитивной силы, которые в 1,5...2 раза выше Нс бариевых магнитов; высокой стабильностью параметров; по максимальной удельной магнитной энергии сравнимы со сплавом ЮНДК24. Металлопластические магниты имеют пониженные магнитные свойства по сравнению с литыми магнитами, однако они обладают большим электрическим сопротивлением, малой плотностью, меньшей стоимостью. Получают металлопластичные магниты, как и металлокерамические, из металлических порошков, которые прессуют вместе с изолирующей связкой и нагревают до невысоких температур, необходимых для полимеризации связующего вещества. Оксидными магнитами являются магниты на основе ферритов бария BO×6Fe2O3 и кобальта CoO×Fe2O3 Бариевые магниты обладают следующими свойствами: значения остаточной магнитной индукции в 2...4 раза меньше, чем у литых магнитов; большая коэрцитивная сила, что придает им повышенную стабильность при воздействии внешних магнитных полей, ударов и толчков; плотность примерно в 1,5 раз меньше плотности сплавов типа ЮНДК, что существенно снижает массу магнитных систем; удельное электрическое сопротивление в миллионы раз выше, чем сопротивление магнитотвердых сплавов, поэтому ферриты бария используют в цепях, подвергающихся действию высокочастотных полей; не содержат дефицитных и дорогих металлов, поэтому по стоимости бариевые магниты примерно в 10 раз дешевле магнитов из сплавов ЮНДК. К недостаткам бариевых магнитов относят: плохие механические свойства (высокая хрупкость и твердость); большую зависимость магнитных свойств от температуры (температурный коэффициент остаточной магнитной индукции ТКBr в 10 раз больше, чем ТКBr литых магнитов); эффект необратимой потери магнитных свойств после охлаждения магнита до температуры -60°С и ниже (после охлаждения и последующего нагревания до первоначальной температуры магнитные свойства не восстанавливаются). В отличие от технологии изготовления магнитомягких ферритов после второго сухого помола для лучшего измельчения частиц исходного сырья производят мокрый помол. Полученную массу отстаивают, заливают в пресс-формы и затем прессуют в магнитном поле при медленном увеличении давления и одновременной откачке воды. После прессования изделие размагничивают, для чего включают и выключают ток, который имеет обратное по сравнению с намагничивающим током направление. Кроме мокрого для изготовления бариевых магнитов применяют также сухое прессование. Промышленность выпускает бариевые изотропные БИ и бариевые анизотропные БА магниты. Кобальтовые магниты обладают следующими свойствами: более высокая стабильность параметров, чем у бариевых; температурный гистерезис, т. е. зависимость магнитных свойств от температуры, который проявляется не в области отрицательных температур, как у бариевых магнитов, а при нагревании до температуры выше 80 °С; из-за большой хрупкости и низкой механической прочности их часто крепят с помощью клея; высокая стоимость. Технология изготовления кобальтовых магнитов отличается от технологии получения бариевых ферритов операцией термомагнитной обработки, которая состоит в нагревании спеченных магнитов до температуры 300...350°С в течение 1,5 ч и охлаждении в магнитном поле в течение 2 ч. Магниты из микропорошков Mn-Bi получают прессованием специально подготовленного микропорошка. Для этого марганцевовисмутовый сплав (23% Мп; 77% Bi) подвергают механическому дроблению до получения частиц однодоменных размеров (5...8 мкм). Пропуская порошок через магнитный сепаратор отделяют ферромагнитную фазу Mn-Bi от немагнитных частиц марганца и висмута. В результате прессования микропорошка ферромагнитной фазы при температуре примерно 300 °С в магнитном поле получают магниты, которые состоят из отдельных частиц с одинаковой ориентацией осей легкого намагничивания; сохраняют магнитные свойства только до температуры не ниже 20 °С (при понижении температуры свойства быстро ухудшаются и для их восстановления необходимо повторное намагничивание), что существенно ограничивает их применение. Железные и железокобальтовые магниты из микропорошков Fe и Fe-Co изготавливают с применением химических способов получения частиц нужного размера (0,01...0,1). Из полученного порошка магниты прессуют и пропитывают раствором смол. Пропитка повышает коррозионную стойкость железосодержащих магнитов. Прочие магнитотвердые материалы. К этой группе относятся материалы, которые имеют узкоспециальное применение: пластически деформируемые сплавы, эластичные магниты, материалы для магнитных носителей информации, жидкие магниты. Пластически деформируемые сплавы обладают хорошими пластическими свойствами; хорошо поддаются всем видам механической обработки (хорошо штампуются, режутся ножницами, обрабатываются на всех металлорежущих станках); имеют высокую стоимость. Кунифе - медь-никель-железо (Cu-Ni-Fe) обладают анизотропностью (намагничиваются в направлении прокатки). Применяются в виде проволоки с малым диаметром и штамповок. Викаллой - кобальт-ванадий (Co-V) получают в виде высокопрочной магнитной ленты и проволоки. Из него изготавливают также очень мелкие магниты сложной конфигурации. Эластичные магниты представляют собой магниты на резиновой основе с наполнителем из мелкого порошка магнитотвердого материала. В качестве магнитотвердого материала чаще всего используют феррит бария. Они позволяют получать изделия любой формы, которую допускает технология изготовления деталей из резины; имеют высокую технологичность (легко режутся ножницами, штампуются, сгибаются, скручиваются) и невысокую стоимость. «Магнитную резину» применяют в качестве листов магнитной памяти для ЭВМ, для отклоняющих систем в телевидении, корректирующих систем. Магнитные носители информации при перемещении создают в устройстве считывания информации переменное магнитное поле, которое изменяется во времени так же, как записываемый сигнал. Магнитные материалы для носителей информации должны отвечать следующим требованиям: высокая остаточная магнитная индукция Вr для повышения уровня считываемого сигнала; для уменьшения эффекта саморазмагничивания, приводящего к потере записанной информации, значение коэрцитивной силы Нс должно быть как можно более высоким; для облегчения процесса стирания записи желательна малая величина коэрцитивной силы Нс, что противоречит предыдущему требованию; большие значения коэффициента выпуклости , что удовлетворяет сочетанию требований высокой остаточной магнитной индукции Br и минимальной чувствительности к саморазмагничиванию; высокая температурная и временная стабильность магнитных свойств. Материалы для магнитных носителей информации представляют собой металлические ленты и проволоку из магнитотвердых материалов, сплошные металлические, биметаллические или пластмассовые ленты и магнитные порошки, которые наносятся на ленты, металлические диски и барабаны, магнитную резину и др. Свойства лент, дисков и барабанов с покрытием магнитными порошками зависят: от свойств исходных материалов (остаточная намагниченность порошка должна быть возможно более высокой); степени измельчения частиц (размеры частиц колеблются от долей микрометра до единиц микрометров); объемной плотности магнитного материала в рабочем слое; ориентации частиц с анизотропией формы; толщины рабочего слоя порошка (он должен быть максимально тонким); свойств металлической ленты (она должна быть гладкой и гибкой для обеспечения максимального магнитного контакта между магнитными материалами ленты и устройствами считывания). Несмотря на то, что ленты на пластмассовой основе обеспечивают меньший сигнал по сравнению с лентами на металлической основе, они находят наиболее широкое распространение. В качестве основы для таких лент используют ацетилцеллюлозную или лавсановую ленту толщиной 20...50 мкм, которую изготавливают гибкой и гладкой, так как шероховатость может быть причиной шумов при записи и воспроизведении сигнала. В качестве магнитных порошков используют оксиды железа Fe2O3 и Fe3O4, магнитотвердые ферриты, железоникельалюминиевые сплавы, которые являются доступными и дешевыми материалами. Жидкие магниты представляют собой жидкость, наполненную мельчайшими частицами магнитотвердого материала. Жидкие магниты на кремнийорганической основе не расслаиваются под действием даже сильных магнитных полей, сохраняют работоспособность в диапазоне температур от -70 до + 150°С.
МАГНИТОМЯГКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Основным видом потерь в магнитомягких материалах являются потери на вихревые токи, которые для листового образца пропорциональны квадрату частоты перемагничивания. Это явление связано с магнитным поверхностным эффектом, суть которого состоит в следующем. В магнитомягком материале магнитное поле вытесняется в поверхностные слои листа и магнитная индукция распределяется в сечении листа так, что центральная часть намагничивается слабее, чем поверхностные слои. При этом магнитная индукция снижается тем больше, чем выше частота перемагничивания. Для уменьшения потерь на вихревые токи необходимо - снижать толщину отдельных листов магнитного материала, так как при уменьшении толщины листа магнитный поверхностный эффект проявляется слабее; - применять магнитные материалы с повышенным удельным электрическим сопротивлением, так как чем оно больше, тем на более высоких частотах можно использовать материал. Магнитно-мягкие материалы, обладая высокой магнитной проницаемостью, небольшой коэрцитивной силой и малыми потерями на гистерезис, используются в качестве сердечников трансформаторов, электромагнитов, в измерительных приборах и в ряде других случаев, где необходимо при наименьшей затрате энергии достигнуть наибольшей индукции. Для уменьшения потерь на вихревые токи в трансформаторах используют магнитно-мягкие материалы с повышенным удельным электрическим сопротивлением, обычно применяя магнитопроводы, собранные из отдельных изолированных друг от друга тонких листов. Железо (низкоуглеродистая сталь). Технически чистое железо обычно содержит небольшое количество примесей углерода, серы, марганца, кремния и других элементов, ухудшающих его магнитные свойства. Благодаря сравнительно низкому удельному электрическому сопротивлению технически чистое железо используется довольно редко, в основном для магнитопроводов постоянного магнитного потока. Обычно технически чистое железо изготовляется рафинированием чугуна в мартеновских печах или конверторах и имеет суммарное содержание примесей до 0,08— 0,1%. За рубежом такой материал известен под названием «армко-железо». Низкоуглеродистая электротехническая листовая сталь — это одна из разновидностей технически чистого железа, выпускается в виде листов толщиной от 0,2 до 4 мм, содержит не свыше 0,04% углерода и не свыше 0,6% других примесей. Максимальное значение магнитной проницаемости для различных марок — не менее 3500— 4500, коэрцитивная сила — соответственно не более 100—65 А/м. Особо чистое железо, содержащее "весьма малое количество примесей (менее 0,05%), может быть получено двумя сложными путями, в результате которых получают: '" 1. Электролитическое железо изготовляют электролизом раствора сернокислого или хлористого железа, причем анодом служит чистое железо, катодом — пластина мягкой стали. Осажденное на катоде железо (толщина слоя 4—6 мм) после тщательной промывки снимают и измельчают в порошок в шаровых мельницах, после чего производят вакуумный отжиг или переплавку в вакууме. 2. Карбонильное железо получают термическим разложением пентакарбонила железа согласно уравнению Fe(CO)6=Fe+5CO. Пентакарбонил железа представляет собой жидкость, получаемую воздействием окиси углерода на железо при температуре около 200°С и давлении около 15 МПа. Карбонильное железо имеет вид тонкого порошка, что делает его весьма удобным для изготовления прессованных высокочастотных магнитных сердечников. Листовая электротехническая сталь является основным магнитно-мягким материалом массового потребления. Введением в состав этой стали кремния достигается повышение удельного сопротивления, что дает снижение потерь на вихревые токи. Кроме того, присутствие в стали кремния способствует выделению углерода в виде графита, а также почти полному раскислению стали. Это дает увеличение μн, уменьшение Н с и снижение потерь на гистерезис. Вместе с тем кремний неблагоприятно влияет на механические свойства железа, увеличивая его хрупкость и затрудняя прокатку в листы и штамповку. При содержании кремния до 4% сталь обладает еще достаточно хорошими механическими свойствами, но при содержании кремния выше 5% она становится очень хрупкой. Путем комбинированной горячей и холодной прокатки кремнистой стали и особой термической обработки можно изготовить текстурованную сталь крупнокристаллического строения, причем кристаллы оказываются ориентированными таким образом, что ось их легкого намагничивания совпадает.с направлением прокатки. Магнитные свойства такой стали в направлении прокатки значительно выше, чем стали, не подвергавшейся подобной обработке. Высоколегированная сталь находит применение главным образом для сердечников трансформаторов. Применение этой стали в силовых трансформаторах позволяет уменьшить массу и габаритные размеры на 20—25%, а в радио трансформаторах — на 40%. К характеристикам электротехнической, стали относятся: 1) магнитная индукция В с числовым индексом, который определяет соответствующую напряженность магнитного поля (кА/м); 2) суммарные удельные потери мощности в ваттах на килограмм стали (отдельные листы стали изолированы друг от друга), находящейся в переменном магнитном поле, обозначаемые буквой Р с индексом в виде дроби, числитель которой представляет собой амплитудное значение магнитной индукции в теслах, а знаменатель — частоту в герцах. Пермаллои. Это железоникелевые сплавы, обладают весьма большой начальной магнитной проницаемостью в области слабых полей, что связано с практическим отсутствием у них анизотропии и магнитострикции. Различают высоко никелевые и низконикелевые пермаллои. Высоко никелевые пермаллои содержат 72—80% Ni, низконикелевые 40—50% Ni. Характеристики пермаллоев. Изменение основных магнитных свойств и удельного сопротивления сплавов железо—никель в зависимости от содержания никеля показано на рис. 9-14. Наибольшим значением максимальной магнитной проницаемости обладает сплав, содержащий 78,5% Ni. Очень легкую намагничиваемость пермаллоев в слабых полях объясняют практическим отсутствием у них анизотропии. Магнитные свойства пермаллоев очень чувствительны к внешним механическим напряжениям, зависят от химического состава и наличия инородных примесей в сплаве, а также очень резко меняются от режимов термообработки материала (температуры, скорости нагрева и охлаждения, состава окружающей среды и т. д.). Термическая обработка высоконикелевых пермаллоев сложнее, чем низконикелевых. Индукция насыщения высоко никелевых пермаллоев почти в два раза ниже, чем у электротехнической стали, и в полтора раза ниже, чем у низконикелевых пермаллоев. Магнитные проницаемости высоко никелевых пермаллоев в несколько раз выше, чем у низконикелевых, и намного превосходят проницаемости электротехнических сталей. Удельное сопротивление высоко никелевых пермаллоев почти в 3 раза меньше, чем низконикелевых, поэтому при повышенных частотах предпочтительно использовать низконикелевые пермаллои. Кроме того, и магнитная проницаемость пермаллоев сильно снижается с увеличением частоты, и тем резче, чем больше ее первоначальное значение Это объясняется возникновением в материале заметных вихревых токов из-за небольшого удельного сопротивления. Стоимость пермаллоев определяется содержанием в их составе никеля. Влияние легирующих добавок. Для придания сплавам необходимых свойств в состав пермаллоев вводится ряд добавок. Молибден и хром повышают дельное сопротивление и начальную магнитную проницаемость пермаллоев и уменьшают чувствительность к механическим деформациям. К сожалению, одновременно с этим снижается индукция насыщения. Медь увеличивает постоянство р, в узких интервалах напряженности магнитного поля, повышает температурную стабильность и удельное сопротивление, а также делает сплавы легко поддающимися механической обработке. Кремний и марганец в основном только увеличивают удельное сопротивление пермаллоев. Альсиферы. Сплавы железа с кремнием и алюминием. Оптимальный состав альсифера: 9,5%Si, 5,6%Al, остальное Fe. Такой сплав отличается твёрдостью и хрупкостью, но может быть изготовлен в виде фасонных отливок. Основные свойства альсифера: mн=35500, mмакс=120000, Hc=1,8 А/м, r=0,8 мкОм × м, т. е. не уступают свойствам высоконикелевых пермаллоев. Изделия из альсифера: магнитные экраны, корпусы приборов и т. д.— изготовляются методами литья с толщиной стенок не менее 2—3 мм из‑за хрупкости сплава. Эта особенность ограничивает применение данного материала. Благодаря хрупкости альсифера его можно размалывать в порошок и использовать наряду с карбонильным железом для изготовления высокочастотных прессованных сердечников. Магнитодиэлектрики представляют собой одну из разновидностей магнитных материалов, предназначенных для использования при повышенных и высоких частотах, так как они характеризуются большим удельным электрическим сопротивлением, а следовательно, и малым тангенсом угла магнитных потерь. Магнитодиэлектрики получают путём прессовки порошкообразного ферромагнетика с изолирующей зёрна друг от друга органической или неорганической связкой. В качестве основы применяют карбонильное железо, размолотый альсифер и др. Изолирующей связкой служат фенолоформальдегидные смолы, полистирол, стекло и т. п. От основы требуется наличие высоких магнитных свойств, от связки — способность образовывать между зёрнами сплошную, без разрыва электроизоляционную плёнку. Такая плёнка должна быть по возможности одинаковой толщины и должна прочно связывать зёрна между собой. Магнитодиэлектрики характеризуют эффективной магнитной проницаемостью, которая всегда меньше μ ферромагнетика, составляющего основу данного магнитодиэлектрика. Это объясняется двумя причинами: наличием неферромагнитной связки и тем, что магнитную проницаемость магнитодиэлектриков часто приходится измерять у готовых сердечников, а не у тороидов.
Материалы специализированного назначения Специальные ферромагнетики В особую подгруппу можно выделить материалы, применение которых основано на наличии у них тех или иных особенностей магнитных свойств, которые определяются структурой и составом. К таким материалам можно отнести 1) сплавы, отличающиеся незначительным изменением магнитной проницаемости при изменении напряжённости поля, 2) сплавы с сильной зависимостью магнитной проницаемости от температуры, 3) сплавы с высокой магнитострикцией, 4) сплавы с особо высокой индукцией насыщения. К первым относится сплав, получивший название перминвара. Перминвар представляет собой тройной сплав Fe—Ni—Co с содержанием этих компонентов соответственно 25, 45 и 30%. Сплав подвергают обжигу при 1000°С, после чего выдерживают при 400—500°С и медленно охлаждают. Перминвар имеет небольшую коэрцитивную силу, начальная магнитная проницаемость перминвара равна 300 и сохраняет постоянное значение в интервале напряжённости поля до 250 А/м при индукции 0,1 Т. Перминвар недостаточно стабилен в магнитном отношении, чувствителен к влиянию температуры и механическим напряжениям. Более удовлетворительной стабильностью магнитной проницаемости отличается сплав, именуемый изопермом, в состав которого входят железо, никель и алюминий или медь. Изоперм имеет магнитную проницаемость 30—80, которая мало изменяется в полях до напряжённости в несколько сот ампер на метр. Ко вторым относятся термомагнитные сплавы на основе Ni—Cu, Fe—Ni или Fe—Ni—Cr. Указанные сплавы применяются для компенсации температурной погрешности в установках, вызываемой изменением индукции постоянных магнитов или изменением сопротивления проводов в магнитоэлектрических приборах по сравнению с тем значением, при котором производилась градуировка. Для получения ярко выраженной температурной зависимости магнитной проницаемости используется свойство ферромагнетиков снижать индукцию с ростом температуры вблизи точки Кюри. Для этих ферромагнетиков точка Кюри лежит между 0 и 100°С в зависимости от добавок легирующих элементов. Сплав Ni—Cu при содержании 30% Cu может компенсировать погрешности для пределов температуры от –20 до +80°С (рис.1), а при 40% Cu—от –50 до +10°С. Наибольшее техническое применение получили сплавы Fe—Ni—Co (компенсаторы). Достоинствами их являются полная обратимость свойств в диапазоне изменения температуры от –70 до +70°С, высокая воспроизводимость характеристик образцов и хорошая механическая обрабатываемость их. К третьим относятся сплавы с высокой магнитострикцией (системы Fe—Pt, Fe—Co, Fe—Al). Значения ∆l/l для сплавов указанных систем положительны и лежат в пределах (40–120)·10-6. В качестве магнитострикционных материалов применяются также чистый никель, обладающий большой отрицательной магнитострикцией, никелькобальтовые сплавы, некоторые марки пермаллоев и различные ферриты. Явление магнитострикции используется в генераторах звуковых и ультразвуковых колебаний. Магнитострикционные вибраторы применяются в технологических установках по обработке ультразвуком хрупких и твёрдых материалов, в дефектоскопах, а также устройствах преобразования механических колебаний в электрические и т. п. К четвертым относятся железокобальтовые сплавы, обладающие особо высокой индукцией насыщения, до 2,4 Т, т. е. большей, чем у всех известных ферромагнетиков; удельное электрическое сопротивление таких сплавов невелико. Сплавы, содержащие от 50 до 70% Со, называются пермендюрами. Пермендюры могут применяться вследствие их высокой стоимости только в специальной аппаратуре, в частности в динамических репродукторах, осциллографах, телефонных мембранах и т. д.
|
||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-08; просмотров: 1198; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.138.123.240 (0.015 с.) |