Магнитно мягкие материалы доклад

Обновлено: 05.07.2024

Магнитомягкие материалы [1] , магнитно-мягкие материалы [2] — материалы, обладающие свойствами ферромагнетика или ферримагнетика, причём их коэрцитивная сила по индукции составляет не более 4 кА/м. [1] Такие материалы также обладают высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями на гистерезис.

Магнитомягкие материалы используются в качестве сердечников трансформаторов, электромагнитов, в измерительных приборах и в других случаях, где необходимо при наименьшей затрате энергии достигнуть наибольшей индукции. Для уменьшения потерь на вихревые токи в трансформаторах используют магнитомягкие материалы с повышенным удельным электрическим сопротивлением, обычно применяются в виде магнитопроводов, собранных из отдельных изолированных друг от друга тонких листов. Листы изолируются лаком друг от друга. Такое исполнение сердечника называется шихтованным

Примечания

↑ 12ГОСТ 19693-74. — Материалы магнитные. Термины и определения. Архивировано из первоисточника 17 июня 2012.Проверено 5 октября 2010.
↑магнитно-мягкий. Русский орфографический словарь. РАН. Архивировано из первоисточника 15 апреля 2012.Проверено 5 октября 2010.

Литература

Стандарт IEC 60404-1 Материалы магнитные. Часть 1. Классификация.

Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Магнитомягкие материалы" в других словарях:

МАГНИТОМЯГКИЕ МАТЕРИАЛЫ — намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в относительно слабых магнитных полях напряженностью 8 800 А/м. Характеризуются высокой магнитной проницаемостью, низкой коэрцитивной силой, малыми потерями на гистерезис и вихревые токи.… … Большой Энциклопедический словарь

магнитомягкие материалы — намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в относительно слабых магнитных полях напряжённостью магнитомягкие материалы(8 800) А/м. Характеризуются высокой магнитной проницаемостью, низкой коэрцитивной силой, малыми потерями на гистерезис и … Энциклопедический словарь

МАГНИТОМЯГКИЕ МАТЕРИАЛЫ — намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в относительно слабых магн. полях напряжённостью = (8 800) А/м. Характеризуются высокой магн. проницаемостью, низкой коэрцитивной силой, малыми потерями на гистерезис и вихревые токи.… … Естествознание. Энциклопедический словарь

МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ — магнитомягкие материалы, у к рых достаточно велик эффект магнитострикции: никель, алфер, пермаллой, пермендюр, ряд ферритов и др. Применяются в качестве преобразователей эл. магн. энергии в др. виды (напр., в меха пич.), датчиков давления и т. п … Естествознание. Энциклопедический словарь

Магнитные материалы — Магнитные материалы, Магнетики материалы, вступающие во взаимодействие с магнитным полем, выражающееся в его изменении, а также в других физических явлениях изменение физических размеров, температуры, проводимости, возникновению… … Википедия

магнитные материалы — применяются в технике для изготовления магнитопроводов, постоянных магнитов, носителей информации (магнитные диски, барабаны, ленты) и т. п. Разделяются на магнитомягкие и магнитотвёрдые материалы. * * * МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ,… … Энциклопедический словарь

магнитные материалы — вещества, обладающие магнитными свойствами и изменяющие магнитное поле, в которое они помещены. Ими могут быть металлы и сплавы (гл. обр. ферромагнетики, такие, как Fe, Co, Ni, Cu, редкоземельные элементы), диэлектрики и полупроводники (ферри – и … Энциклопедия техники

магнитострикционные материалы — магнитомягкие материалы, у которых достаточно велик эффект магнитострикции: никель, алфер, пермаллой, пермендюр, ряд ферритов и др. Применяются в качестве преобразователей электромагнитной энергии в другие виды (например, в механическую),… … Энциклопедический словарь

МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ — магнитомягкие материалы, у которых достаточно велик эффект магнитострикции: никель, алфер, пермаллой, пермендюр, ряд ферритов и др. Применяются в качестве преобразователей электромагнитной энергии в др. виды (напр., в механич.), датчиков давления … Большой Энциклопедический словарь

МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ — в ва, магн. св ва к рых обусловливают их применение в технике (электротехнике, вычислит. технике, электронике, радиотехнике и др. областях). Hаиб. применение находят магнитоупорядоченные в ва: ферро , ферри и антиферромагнетики, в состав к рых… … Химическая энциклопедия

Все вещества в природе являются магнетиками в том понимании, что они обладают определенными магнитными свойствами и определенным образом взаимодействуют с внешним магнитным полем.

Магнитными называют материалы, применяемые в технике с учетом их магнитных свойств. Магнитные свойства вещества зависят от магнитных свойств микрочастиц, структуры атомов и молекул.

Классификация магнитных материалов

Магнитные материалы делят на слабомагнитные и сильномагнитные.

К слабомагнитнымотносят диамагнетики и парамагнетики.

К сильномагнитным – ферромагнетики, которые, в свою очередь, могут быть магнитомягкими и магнитотвердыми. Формально отличие магнитных свойств материалов можно охарактеризовать относительной магнитной проницаемостью.

Диамагнетиками называют материалы, атомы (ионы) которых не обладают результирующим магнитным моментом. Внешне диамагнетики проявляют себя тем, что выталкиваются из магнитного поля. К ним относят цинк, медь, золото, ртуть и другие материалы.

Парамагнетиками называют материалы, атомы (ионы) которых обладают результирующим магнитным моментом, не зависящим от внешнего магнитного поля. Внешне парамагнетики проявляют себя тем, что втягиваются в неоднородное магнитное поле. К ним относят алюминий, платину, никель и другие материалы.

Ферромагнетиками называют материалы, в которых собственное (внутреннее) магнитное поле может в сотни и тысячи раз превышать вызвавшее его внешнее магнитное поле.

Любое ферромагнитное тело разбито на домены – малые области самопроизвольной (спонтанной) намагниченности. В отсутствие внешнего магнитного поля, направления векторов намагниченности различных доменов не совпадают, и результирующая намагниченность всего тела может быть равна нулю.

Магнитомягкие и магнитотвердые материалы

К магнитомягким материалам относят:

1. Технически чистое железо (электротехническая низкоуглеродистая сталь).

2. Электротехнические кремнистые стали.

3. Железоникелевые и железокобальтовые сплавы.

4. Магнитомягкие ферриты.

Магнитные свойства низкоуглеродистой стали (технически чистого железа) зависят от содержания примесей, искажения кристаллической решетки из-за деформации, величины зерна и термической обработки. По причине низкого удельного сопротивления технически чистое железо в электротехнике используется довольно редко, в основном для магнитопроводов постоянного магнитного потока.

Электротехническая кремнистая сталь является основным магнитным материалом массового потребления. Это сплав железа с кремнием. Легирование кремнием позволяет уменьшить коэрцитивную силу и увеличить удельное сопротивление, то есть снизить потери на вихревые токи.

Листовая электротехническая сталь, поставляемая в отдельных листах или рулонах, и ленточная сталь, поставляемая только в рулонах - являются полуфабрикатами, предназначенными для изготовления магнитопроводов (сердечников).

Магнитопроводы формируют либо из отдельных пластин, получаемых штамповкой или резкой, либо навивкой из лент.

Железоникелевые сплавы называют пермаллоями. Они обладают большой начальной магнитной проницаемостью в области слабых магнитных полей. Пермаллои применяют для сердечников малогабаритных силовых трансформаторов, дросселей и реле.

Ферриты представляют собой магнитную керамику с большим удельным сопротивлением, в 1010 раз превышающим сопротивление железа. Ферриты применяют в высокочастотных цепях, так как их магнитная проницаемость практически не снижается с увеличением частоты.

Недостатком ферритов является их низкая индукция насыщения и низкая механическая прочность. Поэтому ферриты применяют, как правило, в низковольтной электронике.

К магнитотвердым материалам относят:

1. Литые магнитотвердые материалы на основе сплавов Fe-Ni-Al.

2. Порошковые магнитотвердые материалы, получаемые путем прессования порошков с последующей термообработкой.

3. Магнитотвердые ферриты. Магнитотвердые материалы – это материалы для постоянных магнитов, использующихся в электродвигателях и других электротехнических устройствах, в которых требуется постоянное магнитное поле.

Приводятся основные сведения и свойства магнитомягких материалов. Магнитомягкие материалы, обладают высокой магнитной проницаемостью, небольшой коэрцитивной силой и малыми потерями на гистерезис, используются в качестве сердечников трансформаторов, электромагнитов, в измерительных приборах. Рассматриваются м агнитомягкие высокочастотные материалы, монолитные металлические материалы, порошковые металлические материалы. Дается основная классификация магнитомягких материалов, область применения магнитомягких материалов. Уделяется внимание широко применяемым в микроволновой технике оксидным магнитным материалам – ферритам

Ключевые слова: магнитомягкие материалы, намагничивание, магнитодиэлектрики, ферриты, ферромагнетики

Basic information and properties of soft magnetic materials are presented. Soft magnetic materials with high magnetic permeability, low coercive force and low hysteresis losses, are used as cores of transformers, electromagnets, in measuring instruments. Magnetically soft high-frequency materials, monolithic metal materials, powder metal materials are considered. The main classification of soft magnetic materials, the field of application of soft magnetic materials are given. Attention is paid to oxide magnetic materials widely used in microwave technology - ferrites.

Key words: soft magnetic materials, magnetization, magnetodielectrics, ferrites, ferromagnets

Магнитные материалы классифицируют на магнитомягкие и магнитотвердые. Материалы с малым значением коэрцитивной силы H_c и большой магнитной проницаемостью называются магнитомягкими материалами. Магнитомягкие материалы, обладают высокой магнитной проницаемостью, небольшой коэрцитивной силой и малыми потерями на гистерезис, используются в качестве сердечников трансформаторов, электромагнитов, в измерительных приборах и в других случаях где необходимо при минимальных затратах энергии достигнуть наибольшей индукции. Для уменьшения потерь на вихревые токи в трансформаторах используют магнитомягкие материалы с повышенным удельным сопротивлением, обычно применяют магнитопроводы собранные из отдельных изолированных друг от друга тонких листов. [5]

Процесс намагничивания материала протекает так: на первом этапе происходит смещение границ доменов, на втором - вращение магнитных моментов доменов в направлении намагничивающего поля, на третьем - парапроцесс (завершающий этап процесса намагничивания, когда сильное магнитное поле поворачивает в направлении своего действия несориентированные магнитные моменты доменов ферромагнетика). 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 вращения векторов намагничивания и парапроцесса.

Магнитомягкие материалы используются в основном в качестве различных магнитопроводов: сердечников дросселей, трансформаторов, электромагнитов, магнитных систем электроизмерительных приборов и т.п. Применяются для получения больших значений магнитного потока. Величина магнитного потока ограничена магнитным насыщением материала, а потому основным требованием к магнитным материалам сильно точной электротехники и электроники является высокая индукция насыщения (рис.1). Свойства магнитных материалов зависят от их химического состава, от чистоты используемого исходного сырья и технологии производства (табл). В зависимости от исходного сырья и технологии производства магнитомягкие материалы делятся на три группы: монолитные металлические материалы, порошковые металлические материалы (магнитодиэлектрические) и оксидные магнитные материалы, кратко называемые ферритами.

Рис.1. Магнитная проницаемость и кривые магнитного материала в зависимости

от температуры: 1. особо чистое железо,2-железо чистое 99,98 % Fe, 3-железо технически

чистое 99,92 % Fe, 4-пермаллой (78% Ni), 5-никель, 6 –сплав железо-никель [12]

Состав и свойства некоторых магнитно-мягких материалов

Состав материала, %

Удельное электросопротивление ρ, мкОм⋅см

Магнитные свойства в статических полях

Остаточная магнитная индукция В_800,Тл

Коэрцитивная сила ,Н_с,А/М

Максимальная магнитная проницаемость μ_max·103

50 Fe, 50 Ni

14 Fe, 72 Ni, 14 Cu

22 Fe, 78 Ni

Свойства магнитомягких материалов:

1. Узкая петля гистерезиса (рис.2) небольшой площади при высоких значениях индукции и небольшой коэрцитивной силой Нс 2 ·B_m 2 ·f 2 ·h 2 /6·ρ,

потери, связанные с изменением размеров доменов, вследствие движения доменных границ, и вращения вектора намагниченности.

Потери на гистерезис могут быть сокращены за счет уменьшения внутренней коэрцитивности магнитомягкого материала, что приведет к уменьшению площади петли гистерезиса. [9]

Потери на вихревые токи сильно зависят от отношения ширины доменов к толщине пластины D/h, поскольку изменение магнитной индукции в магнитном материале происходит вследствие движения доменных границ, и от проводимости магнитомягкого материала. Уменьшение потерь на вихревые токи достигается применением магнитомягкого материала с более низкой проводимостью и нанесением изоляционного покрытия на материал, которое оказывает существенное влияние на потери с повышением частоты перемагничивания.

Потери, связанные с изменением размеров доменов могут быть уменьшены за счет применения абсолютно однородного материала, внутри которого не будет никаких помех движению доменных стенок.

Оксидные магнитные материалы – ферриты

Ферриты или сложные окислы железа, представляют собой оксидные магнитные материалы, у которых спонтанная намагниченность доменов обусловлена нескомпенсированным антиферромагнетизмом.

Большое удельное сопротивление, превышающее удельное сопротивление железа в 103-1013 раз, а следовательно, и относительно незначительные потери энергии в области повышенных и высоких частот наряду с достаточно высокими магнитными свойствами обеспечивают ферритам широкое применение в радиоэлектронике. В состав ферритов входят анионы кислорода О 2- образующие основу кристаллической решетки, в промежутках между которыми располагаются катионы Fe 3+ и катионы переходных металлов. Большинство ферритов являются ферримагнетиками.

Наиболее характерны с точки зрения практических применений ферритысо структурой шпинели с общей химической формулой МеОFe₂О_3,где Ме -двухвалентный металл (Ni, Co, Mn, Mg) и ферриты со структурой граната собщей химической формулой Мe₃Fe₅O₁₂, где Me - трехвалентный ионщелочноземельной и редкоземельной групп таблицы Менделеева (Y,Cd,Sm). Некоторые ферриты относятся к ферромагнетикам и антиферромагнетикам

Магнитные свойства ферритов зависят от механических напряжений, которые могут возникать при нанесении обмотки, креплении изделий и по другим причинам. Чтобы не было ухудшения магнитных характеристик, ферриты следует оберегать от механических нагрузок.

По электрическим свойствам ферриты относятся к классу полупроводников или даже диэлектриков. Их электропроводность обусловлена процессами электронного обмена между ионами переменной валентности ("прыжковый" механизм). Электроны, учавствующие в обмене, можно рассматривать как носители заряда, концентрация которых практически не зависит от температуры.

Для ферритов характерна относительно большая диэлектрическая проницаемость, которая зависит от частоты и состава материала. С повышением частоты диэлектрическая проницаемость ферритов падает. Так, никель-цинковый феррит с начальной проницаемостью 200 на частоте 1 кГц имеет ε = 400, а на частоте 10 МГц ε = 15. Наиболее высокое значение e присуще марганец-цинковым ферритам, у которых она достигает сотен или тысяч.

Магнитомягкие ферриты широко применяются в качестве сердечников контурных катушек постоянной и переменной индуктивности; фильтров в аппаратуре радио- и проводной связи, сердечников импульсных и широкополосных трансформаторов, трансформаторов развертки телевизоров, магнитных модуляторов и усилителей. Из них изготавливают также стержневые магнитные антенны, индуктивные линии задержки и другие детали и узлы электронной аппаратуры. Частотный диапазон применения различных марок ферритов определяется значениями критической f_кр и граничной f_гp частот. На частотах до 106 Гц применяют марганец-цинковые ферриты (НМ), а на частотах от 105 до 108 Гц - никель-цинковые (НН и ВЧ). На сверхвысоких частотах применяют магний-марганцевые ферриты с большим содержанием окиси магния, литий-цинковые ферриты и ферриты сложного состава (полиферриты), а в инфракрасном диапазоне - феррогранаты иттрия (Y₃Fe₅O₁₂) с частичным замещением ионов иттрия и железа ионами лантанидов и других металлов. [10]

Марганец-цинковые ферриты с начальной магнитной проницаемостью 5000-15000 в слабых полях во многих случаях эффективно заменяют листовые ферромагнитные материалы - пермаллои и электротехническую сталь (рис.3). В средних и сильных магнитных полях замена листовых ферромагнетиков ферритами нецелесообразна, поскольку у ферритов меньше индукция насыщения.

Рис.3. Зависимость индукции насыщения (при Е=20°С), зависимость начальной магнитной

и температуры Кюри твердых растворов проницаемости в системе NiO-ZnO-Fe₂ O₃

Ni_1-x Zn_x Fe₂ O₄ от состава от состава (температура обжига 1380°С)

(температура обжига 1320°С) [11]

Список литературы

Фактор З. и др. Магнитомягкие материалы. М.: Энергия, 1964. – 312 с.

Журавлева Л.В. Электроматериаловедение/ Л.В. Журавлева; - М.: Проф. Обр. Издат., 2001. – 312 с.

Наиболее широко применяемыми магнитно-мягкими материалами являются технически чистое железо, листовая электротехническая сталь, сплавы железа и никеля с различным содержанием никеля, получившие название пермаллоев, и альсиферы — сплавы железа, кремния и алюминия. Все эти материалы обладают высокой магнитной проницаемостью, весьма малой коэрцитивной силой, большой магнитной индукцией и малыми потерями на гистерезис.
Технически чистое железо называется армко-железо. Оно содержит небольшое количество примесей: углерода 0,025%, кремния 0,02%, марганца 0,035%, серы 0,01%; кислород почти полностью отсутствует. Удаление кислорода, вредно влияющего на магнитные свойства железа, достигается введением кремния и марганца, которые с растворенным в железе кислородом образуют окислы, переводимые в шлак. В результате этого железо восстанавливается, а окислы удаляются со шлаком.
Другим видом технически чистого железа является электролитическое железо. Его получают методом электролитического осаждения из раствора сернокислого или хлористого железа, затем промывают и размалывают в шаровых мельницах. Существенным недостатком такого изготовления железа является наличие в нем водорода. Для удаления водорода железо переплавляют или отжигают в вакууме.
Значительное применение получило технически чистое железо высокой химической чистоты, называемое карбонильным железом. Оно представляет собой порошок, который выделяется из соединения Fe(CO)5 (пентакарбонил железа) при температурах 200— 250° С и давлении 150 ат. При таком нагреве карбонил железа (жидкость) распадается на железо и окись углерода по формуле
Fe (CO)s — Fe + 5СО
Железо осаждается в виде мелкого порошка. Оно совершенно не содержит таких примесей, как кремний, фосфор и сера; кислород и углерод содержатся в очень небольших количествах (табл. 19). Для удаления из него углерода производят отжиг металла (порошка) в среде водорода.
Карбонильное железо используется главным образом для изготовления магнитных сердечников, работающих на высоких частотах. Для этого порошок карбонильного железа предварительно смешивается с порошком какого-либо органического диэлектрика (полистирол, бакелит и др.). Из этой смеси получают горячим прессованием сердечники различной формы. Наличие в сердечниках изоляционных прослоек между зернами железа приводит к уменьшению потерь на вихревые токи, которые особенно велики на высоких частотах. Но присутствие в сердечнике органических

диэлектриков одновременно понижает другие магнитные характеристики.
В табл. 19 приведены основные магнитные характеристики технически чистых сортов железа.
Таблица 19
Основные магнитные характеристики технически чистого железа

На рис. 40 приведена кривая намагничивания для электролитического железа, переплавленного в вакууме.

Наибольшее применение в электротехнике получила листовая электротехническая сталь. Эта сталь является сплавом железа с кремнием, содержание которого в ней 0,8—4,8%.
Такие стали, в которые вводятся в малом количестве какие-либо вещества для улучшения их свойства, называются легированными . Кремний вводится в железо в виде ферросилиция * и находится в нем в растворенном состоянии. Кремний реагирует с наиболее вредной (для магнитных свойств железа) примесью — кислородом, восстанавливая железо из его окислов FeO и образуя кремнезем SiO2, который переходит частично в шлак.

*Ферросилиций — сплав силицида железа FeSi с железом.

Кремний также способствует выделению углерода из соединения Fe3C (цементит) с образованием графита. Таким образом, кремний устраняет химические соединения железа (FeO), которые вызывают увеличение потери на гистерезис. Кроме того, наличие кремния в железе в количестве 4% и более увеличивает удельное электрическое сопротивление по сравнению с чистым железом, в результате чего уменьшаются потери на вихревые токи. Несмотря на то что индукция насыщения Bs железа с увеличением кремния в нем значительно повышается и достигает при 6,4% кремния большой величины (fls = 2800 гс), все же кремния вводят не более 4,8%. Увеличение содержания кремния более 4,8% приводит к тому, что стали приобретают повышенную хрупкость, т. е. механические свойства их ухудшаются.
Выплавляется электротехническая сталь в мартеновских печах. Листы изготовляют прокаткой стального слитка в холодном или горячем состоянии. Поэтому различают холодно- и горячекатаную электротехническую сталь.
Железо имеет кубическую кристаллическую структуру. По исследованию намагничивания оказалось, что оно может быть неодинаково по различным направлениям этого куба. Наибольшим намагничиванием кристалл обладает в направлении ребра куба, меньшим — по диагонали грани и самым малым —по диагонали куба. Поэтому желательно, чтобы все кристаллики железа в листе выстроились в процессе прокатки в ряды по направлению ребер куба.
Эго достигается повторными прокатками листов стали, с сильным обжатием (до 70%) и последующим отжигом в атмосфере водорода. Это способствует очищению стали от кислорода и углерода, а также укрупнению кристаллов и ориентировке их таким образом, чтобы ребра кристаллов совпадали с направлением прокатки. Такие стали называются текстурованными. У них магнитные свойства по направлению прокатки выше, чем у обычной горячекатаной стали. Листы текстурованной стали изготовляются холодной прокаткой. Магнитная проницаемость их выше, а потери на гистерезис меньше, чем у горячекатаных листов.
Кроме того, у холоднокатаной стали индукция в слабых магнитных полях возрастает сильнее, чем у горячекатаной, т. е. кривая намагничивания в слабых полях располагается значительно выше кривой горячекатаной стали. Следует, однако, отметить, что в результате ориентировки зерен текстурованной стали по направлению прокатки магнитная проницаемость по другим направлениям меньше, чем у горячекатаных. Так, при индукции 6=1,0 тл в направлении прокатки магнитная проницаемость fxM = 50000, а в направлении перпендикулярно прокатке рм = 5500. В связи с этим при сборке Ш-образных сердечников трансформаторов применяют отдельные полосы стали, вырезанные вдоль прокатки, которые затем шихтуют так, чтобы направление магнитного потока совпадало с направлением прокатки стали или составляло бы с ним угол 180°.
На рис. 41 приведены кривые намагничивания электротехнических сталей ЭЗЗОА и Э41 для трех диапазонов напряженностей магнитного поля: 0—2,4; 0—24 и 0—240 а/см. Из рассмотрения рис. 40 видны преимущества текстурованной стали (ЭЗЗОА).

Рис. 41. Кривые намагничивания электротехнических сталей: а — сталь ЭЗЗОА (текстуропанная), б — сталь Э41 (нетекстурованная)

§ 29. Магнитно-мягкие сплавы

Хорошими магнитными свойствами обладает тройной сплав на основе железа, содержащий алюминия 5,4%, кремния 9,6%, железа 85 %. Такой сплав называется альсифером *. Его магнитные свойства следующие: мH = 35000; мM=115 000; Нс = 0,018 а/см2, Вс = 0,335 тл; q = 0,81 ом- мм2/м.
Существенным недостатком таких сплавов является то, что они хрупки, тверды и не могут коваться. Поэтому детали из них изготовляют лишь литьем, а обрабатывать детали из альсифера можно лишь шлифованием.

В технических сплавах химический состав несколько отличается от приведенного выше, в результате чего и магнитные свойства альсифера могут быть несколько ниже приведенных.
Широкое применение в электротехнике нашли различные сплавы железа и никеля, которые называют пермаллоями. Они обладают высокими магнитно-мягкими свойствами, а именно: большой начальной и максимальной магнитной проницаемостью, малой коэрцитивной силой и большой магнитной индукцией. Эти свойства присущи сплавам лишь с содержанием никеля от 40 до 80%. При содержании никеля 78,5%, сплав имеет наибольшие значения и и очень низкую коэрцитивную силу Нс. Однако достаточно небольших отклонений от этого содержания никеля (в обе стороны), как величина цн и, особенно, цм резко уменьшаются.
Величина удельного электрического сопротивления сплавов также изменяется в зависимости от содержания никеля. В сплавах с содержанием до 30% никеля эта величина возрастает, затем на всем диапазоне изменения содержания падает до величины сопротивления никеля. Температура Кюри 0К пермаллоев также сильно зависит от содержания никеля.
Таким образом можно считать, что железо-никелевые сплавы по своим магнитным свойствам весьма чувствительны к составу сплава. Особенно же чувствительны они к тепловой и механической обработке. Свойства сплавов с содержанием никеля 40—80% зависят от режима тепловой обработки после их отливки. Наиболее эффективна двойная термообработка, заключающаяся в выдержке сплава при температуре 900—950° С в течение часа, последующем охлаждении со скоростью 100° С в час, повторном нагреве до 600° С и охлаждении его на медной плите со скоростью примерно 150° С в минуту. Эта термообработка получила название пермаллойной обработки. Однако следует отметить, что для таких сплавов с различным содержанием никеля технология термообработки может отличаться от описанной. Исследованиями было показано, что наиболее сильно улучшаются магнитные свойства пермаллоев, если термообработку вести в слабом магнитном поле. Так, в сплаве с 65% никеля термообработка в магнитном поле Н=8 а/см увеличивает (лм с 20 000 до 200 000. Замечено, что наиболее эффективное действие магнитного поля проявляется при охлаждении сплава, начиная с точки Кюри, в данном случае ©к=550-400°С. Часто эту термообработку производят в водородной среде при быстром охлаждении пермаллоя.
Однако свойства, приобретаемые сплавом при быстром охлаждении, можно ухудшить, если нагреть его снова до высокой температуры, а затем температуру в печи медленно снижать до комнатной.
В табл. 20 приведены магнитные характеристики нелегированных пермаллоев с различным содержанием никеля.
Таблица 20 Магнитные характеристики нелегированных пермаллоев

Из железо-никелевых сплавов изготовляют ленты следующих шести видов в зависимости от их толщины: 0,05—0,08; 0,10—0,15; 0,18—0,25; 0,28—0,40; 0,50—1,00 и 1,10—1,40 мм.
В табл. 21 приведены характеристики легированных пермаллоев.
Таблица 21 Магнитные характеристики легированных пермаллоев

Каждый пермаллой применяется в соответствии с его свойствами в различных электромагнитных устройствах. Главные области применения пермаллоев следующие: измерительные приборы, сердечники трансформаторов тока, магнитные экраны, реле, магнитные усилители, катушки индуктивности в автоматике и т. п.
При использовании пермаллоев не следует забывать, что они чувствительны к механическим воздействиям и обработке — штамповке, ударам, внешним механическим напряжениям. Все эти механические воздействия резко повышают коэрцитивную силу и уменьшают магнитную проницаемость, а петля гистерезиса расширяется и искажается. Поэтому необходимо по возможности предохранять пермаллой от таких воздействий или по окончании штамповки и других механических операций подвергать материал дополнительной тепловой обработке; отжигу при высокой температуре и охлаждению с определенной скоростью.

*В формуле феррита железа на первом месте стоит двухвалентный ион железа, так же как в формуле феррита никеля стоит двухвалентный нон никеля.

Процесс изготовления ферритов состоит из следующих главных операций. Исходные материалы — окиси двухвалентных металлов

Рис. 42. Кривые намагничивания никель-цннковых ферритов:
1 — 35НН, 2 — 200НН, 3 — 10000НН
и окись железа, взятые в определенных количествах, смешивают и размалывают в шаровых мельницах. После сушки смесь окислов прессуют в брикеты и подвергают первому обжигу.
Спекшийся материал снова размалывают и формуют в изделия (сердечники и др.) с добавлением органического связующего (парафин и др.), а затем обжигают в печах при высокой температуре. Чтобы готовые изделия не спекались друг с другом, их припудривают окисью алюминия. В печах изделия постепенно нагревают до конечной температуры обжига, а затем охлаждают. Обжег производится по режиму, устанавливаемому для каждого вида изделия и его состава.
Отечественной промышленностью изготовляются ферриты: никель-цинковые, литий-цинковые, марганец-цинковые, магний-марганцевые и др.
Никель-цинковые ферриты различаются по маркам: 35НН; 100НН; 200НН; 400НН; 600НН; 1000НН и 2000НН. В этих .обозначениях цифры 35, 100, 200 и т. д. означают величины начальной магнитной проницаемости цп. На рис. 42 показаны кривые магнитной индукции в зависимости от величины напряженности Н внешнего магнитного поля для ферритов отдельных марок. Следует заметить, что ферриты обладают неизменяемостью магнитной проницаемости в широком диапазоне частот. Никель-цинковые ферриты применяются до частот в несколько десятков мегагерц (Мгц).
Марганец-цинковыс ферриты (марки 1000НМ; 1500НМ; 200НА1 и др.) применяют примерно в том же диапазоне частот, что и никель-цинковые ферриты, но магнитные характеристики марганец-цинковых ферритов более устойчивы к температурным изменениям. Кроме того, сердечники и другие изделия из марганец-цинковых ферритов обладают малыми потерями энергии, но меньшими значениями удельного электрического сопротивления (р=10ч- 50 ом-см) .
Литий-цинковые ферриты обладают меньшими значениями магнитных характеристик. Они применяются в устройствах примерно того же диапазона частот, что и никель-цинковые ферриты, но в более слабых магнитных полях.
В табл. 22 приведены основные магнитные характеристики описанных выше ферритов.
Таблица 22
Магнитные характеристики некоторых ферритов

Читайте также: