Намагниченности насыщения

Различают низкопикелевые (40—65 % Ni) пермаллои (45Н, 50Н, 05НП, 50НХС). У сплава 45Н начальная проницаемость м„ = 2800 (для толщины 0,35— 0,50 мм) и намагниченность насыщения 1,5 Тл; высокопикелевые (78—80 % Ni) пермаллои (79НМА): Ц0 = 25 000 (для толщины 0,1—0,15 мм), но меньшей намагниченностью насыщения = 0,75 Тл. Пермаллои часто легируют Мо и Сг, которые уменьшают чувствительность к пластической деформации, повышают удельное электросопротивление и магнитную проницаемость. Медь повышает электросопротивление и стабилизирует свойства. Пермаллои изготовляют из чистейших сортов никеля и железа вакуумным переплавом. Термическая обработка сводится к отжигу при 1100—1300 С в вакууме (водороде) с последующим охлаждением с определенной скоростью.

Такие свойства, как намагниченность насыщения Ms, точка Кюри д^, магнитострикция парапроцесса Ац, - структурно нечувствительны, коэрцитивная сила //с, магнитная проницаемость ft, магнитная восприимчивость %, остаточная намагниченность Мт — структурно чувствительны. Первая группа свойств связана с наличием или температурным изменением магнитного порядка, вторая — с намагничиванием, т. е. с изменением доменной структуры. Современная теория ферромагнетизма в основном делится на два раздела - теорию спонтанного магнетизма (магнитного упорядочения) и теорию технического намагничивания (кривая намагничивания, петля гистерезиса). Как структурно чувствительные, так и структурно нечувствительные свойства зависят от фазового состояния твердого тела (состав и относительное содержание фаз, их атомное упорядочение).

В твердых растворах на базе ферромагнитных металлов наблюдается понижение намагниченности насыщения, если растворен диамагнитный металл. В растворах парамагнитных и ферромагнитных примесей в ферромагнетике имеют место более сложные зависимости. В общем случае введение парамагнитных и диамагнитных примесей понижает Ms- Спонтанная намагниченность ферромагнитных растворов изменяется вместе с атомным упорядочением на близких расстояниях. Намагниченность насыщения не во всех сплавах возрастает с упорядочением. Считается, что причиной изменения М; при упорядочении являются увеличение расстояний между одноименными атомами, изменение характера связи (обмен s-d-электронов), или то и другое одновременно.

В качестве электрофизических параметров в математических моделях обычно выступают коэрцитивная сила //с, удельное электрическое сопротивление р, относительная магнитная проницаемость ц, остаточная индукция Вт, намагниченность насыщения Ms и другие параметры. Но для измерения совокупности этих параметров необходимо применение разнообразных приборов, установок и датчиков, что делает практически невозможным использование многопараметровой модели для экспресс-оценки технического состояния оборудования в производственных условиях. Попытка контроля механических напряжений по одному электрофизическому параметру, а также наличие магнитомеханического гистерезиса и специфического напряженного состояния верхнего тонкого слоя металла приводят к высоким значениям погрешностей. Поэтому важной задачей элек-

Основная кривая намагничивания (/) и петля магнитного гистерезиса (2-3) типичного ферромагнетика: Нс- коэрцитивная сила; Нт - напряжённость магнитного поля, при которой ферромагнетик намагничивается до насыщения; Мд - остаточная намагниченность; Мт - намагниченность насыщения

основном ферро- и ферримагнети-ки), магн. свойства к-рых обусловливают их разнообразное техн. применение. Устр-ва на основе М.м. служат, напр., для создания пост. магн. полей (постоянные магниты), концентрирования потоков магн. энергии (магнитопроводы), магнитной записи (магн. ленты, диски, барабаны и т.п.), формирования электронных или ионных пучков (магнитные линзы), обеспечения заданных фазовых сдвигов, поворота плоскости поляризации, селекции эл.-магн. волн СВЧ и оптич. диапазонов (ферритовые фазовращатели, циркуляторы, фильтры). Осн. характеристики М.м.: магн. индукция насыщения Bs (или намагниченность насыщения Js), коэрцитивная сила Нс, магн. проницаемость ц, остаточная магн. индукция Вг, параметры и форма петли магнитного гистерезиса, уд. электрич. сопротивление р. В зависимости от величины коэрцитивной силы в технике принято условное деление М.м. на магнит-мягкие материалы и магнитотвёрдые материлы. По величине уд. электрич. сопротивления М.м. подразделяют на проводники (металлы и их сплавы), полупроводники и непроводники (ферриты и магнитодиэлектрики). МАГНИТНЫЕ ПОТЕРИ - выделение теплоты в ферромагнитных телах при их периодич. перемагничивании в пе-рем. магн. поле; связаны в осн. с магн. гистерезисом и вихревыми токами. М.п. необходимо учитывать при конструировании электрич. машин, аппаратов и приборов. МАГНИТНЫЙ БАРАБАН - магнитный носитель данных в виде цилиндра (диам. 100-500 мм, дл. 300-700 мм) из немагнитного сплава, на поверхности к-рого нанесено покрытие, обладающее магн. св-вами. Информация записывается по окружности М.б.

где а0 (4л/5) — намагниченность насыщения на I г при —273° С; А — атомный вес; N0 — число атомов в грамм-атоме. Для железа, кобальта и никеля число магнетонов бора соответственно равно 2,22; 1,71 и 0,60.

Основные физические свойства электротехнической стали следующие: температура Кюри в = 768° С, намагниченность насыщения при 20° С 4nJs — 2,15 тл (21 580 гс), плотность 7,874 г/см*, константа магнитной кристаллической, анизотропии К. — 4,2-104 дж/м3 (4,2-105 эрг/см3), константа магнитострикции Xs может изменяться от 5-Ю"6 до —5-Ю6. Удельное электросопротивление р и магнитная проницаемость ц зависят от содержания в стали примесей, которое может изменяться в зависимости от способа ее получения и условий термической обработки.

Только в системе Fe—Co имеются сплавы, у которых намагниченность насыщения (4я/8) примерно на 13% выше намагниченности насыщения чистого железа. Эти сплавы используют в магнитных цепях электромагнитов и постоянных магнитов в тех случаях, когда нужно получить значительные индукции при одновременном уменьшении массы и размеров приборов.

Температурная зависимость 4nJs (рис. 125, б) показывает, что в сплавах, содержащих 20—75% Со, виртуальные точки Кюри для а-фазы расположены выше а — "у-превращения. В сплавах, содержащих более 75% Со, температура Кюри резко возрастает и для чистого кобальта составляет 1100° С. С увеличением содержания кобальта намагниченность насыщения 4nJs в сплавах

и Cd + + занимают тетраэдрические промежутки, а катионы Fe+ + + — октаэдрйческие. В смешанных ферритах со структурой обращенной шпинели половина Fe+ + + находится в тетраэдрических промежутках, а вторая половина и все ионы характеризующих металлов — в октаэдрических. Намагниченность насыщения твердых растворов ферритов со структурой обращенных шпинелей складывается аддитивно из намагниченностей насыщения

В твердых растворах на базе ферромагнитных металлов наблюдается понижение намагниченности насыщения, если растворен диамагнитный металл. В растворах парамагнитных и ферромагнитных примесей в ферромагнетике имеют место более сложные зависимости. В общем случае введение парамагнитных и диамагнитных примесей понижает Ms- Спонтанная намагниченность ферромагнитных растворов изменяется вместе с атомным упорядочением на близких расстояниях. Намагниченность насыщения не во всех сплавах возрастает с упорядочением. Считается, что причиной изменения М; при упорядочении являются увеличение расстояний между одноименными атомами, изменение характера связи (обмен s-d-электронов), или то и другое одновременно.

В гетерогенных сплавах величина намагниченности насыщения, как свойства структурно нечувствительного, аддитивно складывается из соответствующих величин для фаз, составляющих сплав. Температурная зависимость MS гетерогенного сплава складываетсй из соответствующих зависимостей для каждой фазы. Точка Кюри завис ят только от состава сплава, находящегося в определенной гетерогенной ооласти диаграммы фазового равновесия, если это равновесие при нагреве достигается. При наличии в сплаве нескольких ферромагнитных фаз число точек Кюри равно числу этих фаз.

ФЕРРИТЫ - неметаллич. твёрдые магнитные материалы, по хим. составу - соединения оксида железа РезОз с оксидами др. металлов. Применяют Ф. со структурой шпинели (ферро-шпинели) и со структурой граната (феррогранаты), а также гексафер-риты и ортоферриты. Иногда термин «Ф.» используют как общее назв. фер-римагнетиков (см. Ферримагнетизм). Изделия из Ф. обычно изготовляют спеканием. По магнитным св-вам Ф. аналогичны ферромагнетикам, но обладают весьма малыми потерями на вихревые токи и меньшей плотностью. Применяются в устройствах радиотехники, техники связи, электроники, вычислит, техники и др. ФЕРРО..., ФЕРР... (от лат. ferrum -железо) - часть сложных слов, означающая: относящийся к железу, железный (напр., ферросплавы). ФЕРРОГРАНАТЫ - ферриты иттрия и лантаноидов, имеющие кубич. структуру минерала граната с общей ф-лой M3FesOi2, где М - Y, Gd, Tb, Dy, Eu и др. Обладают сравнительно малыми значениями намагниченности насыщения и узкой кривой ферромагнитного резонанса; по элек-трич. св-вам относятся к классу полупроводников. Для Ф. характерен Фарадея эффект. Используются для создания модуляторов света, магни-тооптич. затворов, запоминающих и логич. устройств, а также феррито-вых вентилей, циркуляторов, фильтров, фазовращателей и т.д. ФЕРРбГРАФ (от ферро... и ...граф) -прибор для испытания и контроля магнитомягких материалов, позволяющий визуально наблюдать динамич. цикл гистерезиса и фотографировать динамич. кривые в широком диапазоне частот (вплоть до 100 кГц), исследовать влияние разл. факторов (деформаций, темп-ры, подмагничива-ния пост, током и др.) на форму и размеры динамич. кривых и др. ФЕРРОГРАФИЯ - то же, что магнито-графия.

Для того чтобы выяснить, почему электротехническую сталь легируют кремнием, а не каким-либо другим элементом, необходимо рассмотреть влияние содержания различных элементов, образующих с железом твердый раствор, на константы магнитной кристаллической анизотропии /С и магнитострикции Я5 (от этих величин зависят потери на гистерезис), величину намагниченности насыщения 4яУ5 (электротехническая сталь должна иметь возможно более высокую индукцию) и величину удельного электросопротивления (эта характеристика определяет потери на токи Фуко). Изменение указанных характеристик в зависимости от содержания легирующего элемента приведено на рис. 98—101. На магнитную проницаемость и потери на гистерезис в большей степени

Только в системе Fe—Co имеются сплавы, у которых намагниченность насыщения (4я/8) примерно на 13% выше намагниченности насыщения чистого железа. Эти сплавы используют в магнитных цепях электромагнитов и постоянных магнитов в тех случаях, когда нужно получить значительные индукции при одновременном уменьшении массы и размеров приборов.

Рис. 133. Изменение намагниченности насыщения и температуры Кюри в марганцевоцинковых ферритах в зависимости от их состава

В твердых растворах на базе ферромагнитных металлов наблюдается понижение намагниченности насыщения, если растворен диамагнитный металл. В растворах парамагнитных и ферромагнитных примесей в ферромагнетике имеют место более сложные зависимости. В общем случае введение парамагнитных и диамагнитных примесей понижает М$. Спонтанная намагниченность ферромагнитных растворов изменяется вместе с атомным упорядочением на близких расстояниях. Намагниченность насыщения не во всех сплавах возрастает с упорядочением. Считается, что причиной изменения М; при упорядочении являются увеличение расстояний между одноименными атомами, изменение характера связи (обмен s-d-электронов), или то и другое одновременно.

В гетерогенных сплавах величина намагниченности насыщения, как свойства структурно нечувствительного, аддитивно складывается из соответствующих величин для фаз, составляющих сплав. Температурная зависимость MS гетерогенного сплава складывается из соответствующих зависимостей для каждой фазы. Точка Кюри зависит только от состава сплава, находящегося в определенной гетерогенной области диаграммы фазового равновесия, если это равновесие при нагреве достигается. При наличии в сплаве нескольких ферромагнитных фаз число точек Кюри равно числу этих фаз.

Точность вычисления содержания ферритной фазы связана с погрешностью в определении намагниченности насыщения ферромагнитной фазы Моо (Ф) и намагниченности насыщения материала исследуемого объекта Моо.

гих напряжений и статические атомные смещения в приграничных областях [8, 12, 79, 226]. Оценки, сделанные с помощью высокоразрешающей электронной микроскопии [121], данные измерений модуля упругости и намагниченности насыщения [57, 228] показали, что ширина таких слоев примерно равна 10 нм.

Как показали исследования температурной зависимости намагниченности насыщения, цементит отсутствовал в материале вплоть до данной температуры. Нагрев до более высоких температур привел к нарастающему выделению цементита из пересыщенного феррита вплоть до температуры 813 К, соответствующей равновесному составу сплава. Микротвердость в интервале температур между 473 и 673 К сильно уменьшилась, что свидетельствует как о протекании возврата в микроструктуре, так и об удалении излишнего углерода из феррита.