МАГНІТНІМАТЕРІАЛИ
1.Класифікація магнітних матеріалів
Магнітні матеріалипідрозділяють на магнитомягкие, магнітотверді і матеріали спеціалізованогопризначення.
До магнитомягкие відносятьматеріали з малою коерцетівной силою (Н з <800 А/м) і високою магнітноюпроникністю. Вони намагнічуються до насичення в будь-яких магнітних полях,володіють вузькою петлею гистерезиса і малими втратами на перемагнічування. Їхвикористовують як осердя дроселів, трансформаторів, електромагнітів іт.п.
До магнітотверді відносятьматеріали з великою коерцитивної силою (Н з > 4кА/м). Вони перемагнічуватися вдуже сильних магнітних полях і служать в основному для виготовлення постійнихмагнітів.
Серед матеріалівспеціалізованого призначення в радіоелектроніці застосовуються матеріали зпрямокутною петлею гістерезису (ППГ), ферити для пристроївнадвисокочастотного діапазону і магнітострикційні матеріали.
2.Магнітом'які матеріали для постійних і низькочастотних магнітних полів
Магнітом'які матеріалиповинні володіти високою магнітною проникністю, малою коерцитивної силою,великий індукцією насичення, малими втратами на перемагнічування. Магнітнівластивості матеріалів повинні мало залежати від механічних напруг, ввнаслідок дії яких сильно змінюється m поч , m макс , Н з . Магнітні властивостіпісля механічної обробки відновлюють термообробкою (випалюванням). Вдеяких випадках важливими є температурна і тимчасова стабільність,лінійність кривої намагнічування та ін
Цим вимогою найбільшповно задовольняють залізо та його сплави. Залізо - це типовий магнитомягкиематеріал, магнітні властивості якого істотно залежать від вмістудомішок, структури (особливо величини зерна - чим більше зерна, тим вищемагнітні властивості).
Внаслідок низькогопитомого опору залізо використовують для виготовлення виробів, якіпрацюють в постійних магнітних полях. Технічно чисте залізо застосовується дляотримання майже всіх феромагнітних сплавів.
Сталь електротехнічнає основним магнітом'яких матеріалів і являє собою сплави заліза ікремнію (до 4,5%). Добавки кремнію підвищують питомий опір, збільшуютьm н і m max , зменшуютьН з , втрати на гістерезис, константи магнітної анізотропії тамагнітострикції, підвищують стабільність магнітних властивостей в часі, але разомз тим збільшують крихкість і твердість сталі. Властивості стали значно поліпшуютьсяв результаті утворення магнітної текстури при її холодній прокатці іподальшому відпалі в водні. Вздовж напрямку прокатки спостерігається більшвисоке значення магнітної проникності і менше втрати на гістерезис.Текстуровані сталі використовуються при виготовленні стрічкових осердь.
В цьому випадку магнітнийпотік повністю проходить уздовж напрямку легкого намагнічування. Стальвипускається у вигляді рулонів, листів і резанной стрічки товщиною 0,05 - 1 мкм.Тонкий прокат застосовується в полях підвищеної частоти (до 1 кГц). Зі зменшеннямтовщини зменшуються втрати на вихрові струми, однак зростає коерцитивнасила і збільшуються втрати на гістерезис.
пермалою -железонікелевие сплави, що володіють великою магнітною проникністю в областіслабких полів і дуже маленької коерцитивної силою. Високо пермаллоимістять 72 - 80% нікелю, а нізконікелевие - 40 - 50% нікелю. Зі збільшеннямвмісту нікелю зростає магнітна проникність, однак підвищуютьсяпитомі втрати і зменшується індукція насичення. Нізконікелевие пермаллоимають m н = (1.5 - 4) Г— 10 3 , m макс = (15 - 40) Г— 10 3 , H c = 8 -32 A/м, B m = 1 - 1.5 Tл, ависоко - m н = (1 - 4) Г— 10 4 , m макс = (7 - 35) Г— 10 4 , H c = 0.4 -4.8 A/м, B m = 0.5 - 1 Tл.
Великі значення m н і m макс пермаллояпояснюються невеликими величинами магнітної апізотропіі і магнітострикції. Цеполегшує поворот магнітних моментів з напряму легкого намагнічення в напрямкуполя і не викликає механічних напружень, які ускладнюють зсувдоменних границь під впливом слабкого поля. Магнітна проникністьпермалою сильно знижується зі збільшенням частоти (через вплив вихрових струмів)і напруженості подмагнічівающего (постійного) поля. Для збільшення питомоїопору, поліпшення магнітних характеристик і їх стабільності в діапазонінапруженостей магнітного поля і температур, підвищення механічної міцності іоброблюваності в пермаллой додають легуючі елементи - молібден, хром,кремній, марганець, мідь.
пермалой дужечутливий до механічних впливів, тому при виготовленні деталей знього необхідно уникати ударів, рихтування і т.п. Після всіх механічнихоперацій виробляють термообробку в вакуумі або в атмосфері водню.
пермалой використовуєтьсядля виготовлення магнітних екранів, сердечників малогабаритних і імпульснихтрансформаторів, сердечників котушок індуктивності, головок апаратуримагнітного запису.
альсифера - потрійнісплави заліза з кремнієм і алюмінієм. Оптимальний склад альсифера 9.5% Si, 5.6% Al, інше Fe. Такий сплав відрізняється твердістю і крихкістю. Властивостіальсифера (m н = 3500, m макс = 117000, H c = 1.8 A/м) непоступаються властивостям високо пермаллоя. Вироби з альсифера - магнітніекрани, корпуси приладів і т.п. виготовляються методом лиття з товщиною стінокне менше 2 - 3 мм на увазі крихкості сплаву. Його можна розмелювати в порошок івикористовувати для виготовлення високочастотних пресованих сердечників.
3.Ферити і магнітодіелектрики
Феррити - хімічніз'єднання окису заліза Fe 2 Про 3 з оксидами одного абодекількох двовалентних металів, що мають загальну формулу мео Г— Fe 2 O 3 , де Ме -двовалентний метал. Ферит може бути магнітним, якщо на місці Ме стоїть іонмарганцю, нікелю, магнію, міді і деякі інші метали, і немагнітних - якщоварто іон цинку.
Феррити отримують у виглядікераміки та монокристалів. Феритова кераміка не містить склоподібної фази.Вироби з феритів отримують методом спікання спресованої масипорошкоподібних оксидів металів. Ферити є твердими й тендітнимиматеріалами і допускають тільки шліфування і полірування.
Технічні феритиявляють собою розчин магнітного і немагнітного феритів. Ферити длярадіочастот діляться на дві групи: нікель-цинкові (NiO-ZnO-Fe 2 O 3 )і марганець-цинковий (MnO-ZnO-Fe 2 O 3 ). Цинкові феритидодають в магнітні ферити для збільшення магнітної проникності ізменшення коерцитивної сили, але це призводить до зниження температурної стабільностімагнітних властивостей.
Значення величин m н і H c визначається складом і структуроюматеріалу. Мікроскопічні пори, ділянки з дефектною кристалічною решіткоюта ін заважають вільному переміщенню доменних границь і є причиноюзменшення магнітної проникності. Зі збільшенням розміру кристалічних зерензростає m н .
У слабких зміннихмагнітних полях ферити володіють незначними втратами на вихрові струми ігістерезис. Тому значення тангенса кута втрат tgd на високих частотах в основномувизначається магнітними втратами, зумовленими релаксаційним і резонанснимиявищами. Частота, при якій починається різке зростання tgd називається критичною f кр .Зазвичай f кр - це частота, при якій tgd = 0.1.
Інерційність зміщеннядоменних границь, яка проявляється на високих частотах призводить також дозниження магнітної проникності феритів. Частоту f гр , при якійm н зменшується до 0.7 від її значення в постійномумагнітному полі називають граничною. Як правило, f кр гр .
Марганець - цинковіферити в області частот до 1 МГц володіють кращими магнітними властивостями, ніжнікель - цинкові. У ни...
