Магнитномягких материалов

Кроме низкой коэрцитивной силы, магнитномягкие материалы должны иметь еще и высокую магнитную проницаемость в слабых, средних или сильных полях, низкие потери на перемаг-ничивание и т. д.

Магнитодиэлектрики необходимы для изготовления сердечников высокочастотных магнитных систем: катушек индуктивности; фильтров; генераторов; контуров радиоаппаратуры, поскольку листовые и ленточные магнитномягкие материалы при больших частотах (свыше 100 кгц) не могут быть применимы вследствие резкого падения магнитных свойств.

Коэрцитивная сила увеличивается с измельчением зеренной и блочной структур металла. Это объясняется тем, что в мелкозеренном материале на единицу объема приходится больше доменов. Вероятность наличия примесей и напряжений вдоль границ зерен и блоков мозаики также увеличивается, что делает материал более магнит-нотвердым. Магнитномягкие материалы применяют при изготовлении сердечников" трансформаторов и реле, электромагнитов и т. п. Магнитная анизотропия влияет на

МАГНИТНОМЯГКИЕ МАТЕРИАЛЫ — см. Сплавы с особыми физическими свойст-

МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ — магнитномягкие материалы, обладающие магнитострикц. св-вами (т. е. зависимостью деформаций и напряжений от магнитного поля и индукций и обратно) и применяемые для изготовления магнитострикц. преобразователей. М. м. оцениваются по величине их хар-к, определяющих осн. св-ва преобразователей: чувствительность в режиме излучения и приема, кпд и др. Важнейшие хар-ки М. м. связывают механич. и магнитные параметры состояния вещества: 1) коэфф. магнито-механич. связи k — отношение преобразованной мехаиич. энергии к магнитной при работе магнитострикц. излучателя на низкой частоте без учета потерь (или соответственно отношение преобразованной магнитной энергии к механиче-стрикционных материалов

Сплавы с особыми физич. св-вами разделяются на след, группы: 1) Магнитномягкие материалы, характеризующиеся высокой начальной и макс, проницаемостью, низкой коэрцитивной силой и малыми потерями на гистерезис и вихревые токи. Требования к ним устанавливаются в зависимости от назначения. Напр., материал для сердечников реле должен иметь низкие значения коэрцитивной силы и остаточной индукции, а для сердечников мощных электромагнитов — высокую индукцию насыщения. К магнитномягким материалам относятся: железо (армко, карбонильное, электролитическое), листовая электротехнич. сталь, высокопроницаемые сплавы (пермаллой, алсифер, алфенол, терменол). 2) Магпитнотвердые материалы (сплавы для постоянных магнитов) должны иметь высокие значения коэрцитивной силы, остаточной индукции и коэфф. выпуклости кривой размагничивания. К ним относятся: закаливаемые на мартенсит стали (хромистые, вольфрамовые, кобальтовые), литые и металлокерамич. сплавы типа алии, группа деформируемых сплавов. Особую группу составляют оксидные и прессованные магниты. В нек-рых случаях к магнитнотвердым материалам предъявляются дополнит, требования (напр., макс. уд. гистерезисные потери для материалов роторов гистерезисных двигателей). 3) Магнитные материалы со спец. св-вами: повыш. постоянством проницаемости (пер-минвар, изоперм, магнитодиэлектрики), высокой индукцией насыщения (пермендюр и др.). К этой же группе относятся сплавы с высокой магнитострикцией и термомагнитные сплавы. 4) Сплавы с высоким уд. электросопротивлением, к к-рым относятся: сплавы для прецизионных электросопротивлений с низким температурным коэфф. сопротивления и малой термоэдс к меди (манганин, константен), сплавы для пусковых и регулировочных реостатов (никелин, нейзильбер), жаростойкие сплавы для нагреват. элементов (нихром, ферронихром, фехраль, хромаль, мега-гтир и др.), сплавы для тензометров с высокой чувствительностью электросопротивления к деформации. 5) Сплавы с нулевым

Магнитномягкие материалы — см. Сплавы с особыми физическими свойствами

Магнитномягкие материалы применяются для изготовления магнитных сердечников силовых установок, трансформаторов и т. п. К этим материалам относятся: чистое железо, пермаллой (сплав железа с никелем), альсифер (сплав железа с кремнием и алюминием), сплавы железа с кремнием, хромом и алюминием и др.

Магнитномягкие материалы применяются для изготовления магнитных сердечников силовых установок, трансформаторов и т. п. К этим материалам относятся: чистое железо, пермаллой (сплав железа с никелем), альсифер (сплав железа с кремнием И алюминием), сплавы железа с кремнием, хромом и алюминием и др.

В настоящее время приобладающая доля выпускаемых , промышленностью аморфных сплавов используется как магнитномягкие материалы. При этом наибольший объем из них составляют сплавы на основе железа, применяемые в качестве сердечников трансформаторов. И это несмотря на то, что индукция насыщения этих аморфных сплавов не превышает 1,6—Л,7 Т л, т. е. заметно ниже, чем железокремнистых сталей (2 Тл). Чем это вызвано? В понятие «качество» материала все более настоятельно вторгается экономический элемент. Особенно явственно он проявляется в отношении электротехнических материалов, поскольку в связи с повсеместным повышением цеи на энергию потери иа пере-магиичивание становятся существенным источником затрат. Стремление реализовать все более высокие рабочие индукции в силовых трансформаторах приводит к квадратичному увеличению потерь. При определенном уровне цен на энергию наступает момент, когда выигрыш за счет стремления использовать материалы с высокой индукцией (это приводит к снижению массы и габаритов трансформаторов на единицу мощности и соответственно массы материалов, необходимых для его изготовления) не будет компенсировать затраты, связанные с потерями на перемагиичивание, так что понижение рабочей индукции становится экономической необходимостью.

тановлено методом электроной микроскопии, весьма локальна и имеет характерную тонкую структуру [50]. При этом, поскольку процесс намагничивания происходит не посредством движения круговых доменов, .а границы доменов не перемещаются на сколько-нибудь значительные расстояния, потери на перемагничивание сводятся только к классическим потерям на вихревые токи, которые локализуются в областях круговых доменов. Это приводит к снижению суммарных потерь, что имеет важное значение для материалов, применяемых ,в качестве сердечников трансформаторов. Таким образом, аморфные металлы как магнитномягкие материалы весьма привлекательны. Свойство высокой магнитной проницаемости аморфных металлов является наиболее очевидным и первоначально именно этому свойству уделяли основное внимание. Например, можно сослаться на работу ![51] как одну из наиболее ранних (1967 г.), где' изучалось намагничивание переменным током спл'ава FesoP^sCv.s- Здесь, однако, коэрцитивная сила составила ~240 А/м, поэтому данный сплав трудно квалифицировать как магнитномягкий материал. В более поздних исследованиях на лентах из аморфных сплавов на основе железа, никеля и кобальта, полученных закалкой из жидкости, были определены характеристики процесса статического намагничивания: в 1974 г. на сплаве Fe8oPi3C7 )[52], и затем в 1975 г. на сплавах (Fe—№)— Р—В ,[53], В этих материалах при индукции насыщения 1,0—1,3 Тл коэрцитивная сила составила 8—0,8 А/м, поэтому они оказались перспективными как магнитномягкие материалы. После этого в 1975—76 гг. еще лучшие характеристики получены на сплавах CoTfoFesSiiisBjo [54—56] и CoFePB [57, 58], обладающих к тому же практически нулевой магнитострикцией. С тех пор исследования в этой области развиваются очень интенсивно (см. гл. 10).

Рассмотрим отдельные виды магнитномягких материалов.

Никелевые сплавы, отличающиеся высокой магнитной проницаемостью, используются в качестве магнитномягких материалов для многих типов слаботочных приборов, трансформаторов и других устройств. В табл. 37 приводятся состав и свойства никелевых сплавов, обладающих наиболее высокими магнитными свойствами.

У магнитномягких материалов, например железа, даже небольшое внешнее поле приводит к ориентации доменов вдоль силовых линий поля, но вследствие малой удерживающей силы при снятии внешнего поля остается лишь слабое намагничивание. У магнитножестких материалов, например таких, как сплав типа альнико, для переориентации доменов должно быть приложено сильное внешнее поле. Зато после снятия этого поля ориентация доменов сохраняется и образец становится постоянным магнитом.

методом порошковой металлургии. Являются твердыми растворами окиси железа Fe203 с окислами двухвалентных металлов (Ni, Mn, Zn, Mg, Си и др.). Большинство О. имеет сложную кубич. решетку типа решетки минерала шпинели (MgO — А1203), все О. являются полупроводниками. Высокое уд. электросопротивление (~10Х— 108 ом-см) в сочетании с высокими магнитными св-вами делает О. ценнейшим радиотехнич. материалом. Технич. значение имеют двойные О., представляющие собой тройную систему окислов Мв]О — Ме[]0— Fe203. В качестве магнитномягких материалов широко применяются двойные никельцинковые и марганеццинковые О. (аппаратура проводной и радиосвязи, радио локац. и телевизионных устройств). На рис. в качестве примера приведена

Никелевые сплавы, отличающиеся высокой магнитной проницаемостью, используются в качестве магнитномягких материалов для многих типов слаботочных приборов, трансформаторов и других устройств. В табл. 37 приводятся состав и свойства никелевых сплавов, обладающих наиболее высокими магнитными свойствами.

клиновидной формы поверхностных неровностей. .Эти оценки дают величину коэрцитивной силы ~0,08 А/м. Такое значение соответствует наименьшей величине коэрцитивной силы, наблюдаемой ныне на аморфных лентах. Следовательно, улучшение качества поверхности аморфной ленты при ее изготовлении очень важно с точки зрения снижения коэрцитивной силы и улучшения магнитных свойств аморфных магнитномягких материалов.

Как уже указывалось, явление магнитострикции имеет место и в том случае, когда ферромагнетик находится в аморфном состоя-шш. Для магнитномягких материалов важно было рассмотреть условия создания нулевой магнитострикции. Однако наличие большой' магнитострикции можно использовать и как функциональное свойство с крайне интересной практической реализацией2. Особенно интересной является возможность появления в аморфных сплавах большой магнитострикции в слабых магнитных полях. Впервые на

Рассмотрим отдельные виды магнитномягких материалов.

Критическая степень деформации т)Крит. Это наименьшая степень деформации, после которой при нагреве идет полная первичная рекристаллизация; при меньшей деформации имеет место только неполная рекристаллизация. Вследствие малого числа центров появляются весьма крупные ре-кристаллизованные зерна; желательно для магнитномягких материалов (т]крит=10 % для мягкого железа); во всех случаях для конструкционных сталей нежелательна.

Критическая степень деформации т]крит. Это наименьшая степень деформации, после которой при нагреве идет полная первичная рекристаллизация; при меньшей деформации имеет место только неполная рекристаллизация. Вследствие малого числа центров появляются весьма крупные ре-кристаллизованные зерна; желательно для магнитномягких материалов (т)Крит=10% для мягкого железа); во всех случаях для конструкционных сталей нежелательна.