Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [ 39 ] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61

ТАБЛИЦА 15.8. Ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса

Феррит

Коэффициент прямоугольности

е. с

0,20

0,91

30 ВТ

29,6

0,14

0,93

56ВТ

56,0

0,23

0,93

100ВТ

0,23

0,91

140ВТ

0,21

0,90

180ВТ

0,13

0,89

отсутствует процесс вращения векторов и В. = В,.

В зависимости от особенностей устройств применяют различные по свойствам ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса: с низкой коэрцитивной силой (ЮВТ, ЗОВТ, 56ВТ) и с высокой коэрцитивной силой (IOOBT, 140ВТ, 180ВТ).

Материалы со специальными магнитными свойствами. Сплавы с большим коэффициентом магнитострикции. Эти сплавы применяют для сердечников преобразователей магнитных колебаний в ультразвуковые, для изготовления звукозаписывающих головок, в установках для обработки твердых материалов и др. Кроме большого коэффициента магнитострикции эти сплавы должны обладать малой коэрцитивной силой и высоким удельным электрическим сопротивлением.

Наибольшей магнитострикцией обладает никель 1= -37-10". Благодаря высокой пластичности он применяется в виде тонких листов (толщиной 0,1 мм и менее); характеризуется малым электрическим сопротивлением (0,08 мкОм-м), а следовательно, применим для низких частот.

Высокой магнитострикцией обладает сплав железа с 13% А1 (X = A5\Q-% Он имеет значительно более высокое электрическое сопротивление

(0,96 мкОм - м), и поэтому при тех же потерях пластины его могут быть в 2-3 раза толще, чем пластины никеля. Более высокими коэффициентами маг-

нитострикции обладают сплавы железа, содержащие 50% Со (Л, = 70-10"), которые используют для преобразователей большой мощности. Сплав железа с платиной обладает наиболее высоким коэффициентом магнитострикции 0 = = -I-204-Ю"**), но он весьма дорог.

Термомагнитные сплавы. Интенсивность намагничивания уменьшается с повышением температуры, поэтому, чтобы компенсировать ошибки приборов, обусловленные изменением магнитного потока при изменении темпфа-туры, в магнитную цепь вводят шунты. Магнитная индукция ферромагнетиков очень резко изменяется вблизи точки Кюри, поэтому материал шунта должен иметь температуру точки Кюри в интервале рабочих температур.

Этим условиям удовлетворяет сплав железа с никелем (30-35%), который перестает быть ферромагнитным при 100 °С. Введение хрома или алюминия дополнительно снижает температуру точки Кюри.

15.3. Магнитно-твердые материалы

Основные требования к магнитно-твердым материалам. Магнитно-твердые материалы используют для изготовления постоянных магнитов. Они намагничиваются в сильных полях Н> > 1000 кА/м, имеют большие потери при перемагничивании, остаточную индукцию В, = 0,5 1 Тл и коэрцитивную силу Я,<560 кА/м.

Важной характеристикой магнитно-твердых материалов является максимальная удельная магнитная мощность юах, которая в лучших материалах достигает значений 72,5 кДж/м. Удельная магнитная мощность при размагничивании изменяется от О до со, как это показано на рис. 15.16, и соответствует половине произведения определенных на кривой размагничивания значений индукции В и напряженности Н. Более выпуклая форма кривой размагничива-




ТАБЛИЦА 15.9. Значения однодоменных кристаллов для различных видов анизотропии

Рис. 15.16. Изменение магнитной индукции В и удельной магнитной мощности при размагничивании магнитно-твердого материала

ния соответствует большей магнитной мощности.

Размагничивание связано с теми же процессами, что и намагничивание: смещением доменной стенки и вращением векторов намагничивания. Необратимость этих процессов приводит к несовпадению кривых намагничивания и размагничивания, а при перемагничивании к появлению петли гистерезиса. Существующие теории необратимость процессов намагничивания связывают либо со смещением доменной стенки, либо с вращением векторов. В последнем случае даются количественные закономерности, определяющие Н. При различном химическом составе и структурном состоянии материала доля участия каждого из этих двух процессов различна, но для большинства магнитно-твердых материалов основным процессом при размагничивании, видимо, является процесс вращения векторов намагничивания, который и определяет величины Н, Вг и

Для однодоменных кристаллов размагничивание идет только в результате вращения векторов намагничивания.

Размер однодоменных кристаллов определяется формой кристалла, параметром кристаллической решетки и маг-

Анизотропия

Н, кА/м

Кристаллографическая

Формы

Магнитно-упругая для

о = 200 МПа

нитными характеристиками (точкой Кюри 6, константой анизотропии К и намагниченностью насыщения MJ. Для железа диаметр однодоменного кристалла равен 0,05 мкм.

Для однодоменных частиц значения определяются различными видами анизотропии (табл. 15.9). Значения зависят от константы кристаллографической анизотропии К и намагниченности насьпцения М. Наибольшее значение К и среди рассматриваемых металлов имеет кобальт, а наименьшее-никель, поэтому кобальт используется в большинстве магнитно-твердых материалов.

Влияние анизотропии формы на велико для всех ферромагнетиков, и оно более сильное, чем влияние остальных видов анизотропии. Анизотропия формы вызывает появление размагничивающего поля Hp, так как магнитная система не замкнута (рис. 15.17). Такое противоположно направленное поле уменьшает намагничивающее поле и тем самым увеличивает Н. Величина Яр анизотропна, а поэтому для однодоменного неравноосного кристалла значение Я зависит от отношения осей кристалла (рис. 15.18).

Рис. 15.17. Размагничивающее поле однодоменного неравноосного кристалла Нп



Н[,нА/м


ч В п 16 го

Отношение осей

Рис. 15.18. Влияние анизотропии на порошка железа неравноосной формы

Магнитно-упругая анизотропия проявляется при возникновении неоднородных внутренних напряжений вследствие магнитострикции или приложения внешних сил. Наибольший вклад этот вид анизотропии дает в значение для никеля, который имеет большое значение >Lj (см. с. 318).

Сумма всех перечисленных составляющих и определяет значение однодоменного неравноосного кристалла.

Необратимые процессы вращения векторов намагничивания определяют тонких пленок и многих многофазных сплавов. Тонкие пленки толщиной 0,1-30 мкм однодоменны и магнитоани-зотропны. При толщинах, близких к 30 мкм, в пленках появляется полосовая доменная структура (рис. 15.19). Длинные домены намагничиваются во взаимно противоположных направлениях и вращаются всей системой полос под действием внешнего поля. Это свойство используют в информационных устройствах.

Большие значения имеют многофазные сплавы со структурой однодо-


Рис. 15.19. Полосовая доменная структура в тонких пленках

менных неравноосных ферромагнитных включений в немагнитной основной фазе. В таких сплавах размагничивание идет в результате вращения векторов намагничивания ферромагнитных включений.

В сплавах с ферромагнитной основной фазой и неферромагнитными включениями размагничивание может развиваться путем смещения доменной стенки. В таком случае значение коэрцитивной силы определяется константой кристаллографической анизотропии К ферромагнитной основы, объемом неферромагнитных включений р и величиной Mj. Коэрцитивная сила имеет максимальное значение, если диаметр неферромагнитных включений соизмерим с шириной доменной стенки 5 (для железа ~ 10"* м).

Все описанное позволяет сформулировать требования к составу и структуре магнитно-твердых материалов. Преимущественное применение имеют сплавы, а не чистые металлы. Можно использовать однофазные сплавы с однодомен-ной неравноосной формой кристаллов либо многофазные сплавы с различной магнитностью основы и включений. Для ферромагнитных включений желательна однодоменная неравноосная форма кристаллов; для неферромагнитных включений важны их количество и размер; ферромагнитная основа должна иметь различного рода искажения: структура-предпочтительно неравновесный пересыщенный твердый раствор внедрения; желательны остаточные внутренние напряжения. Перечисленные условия обеспечивают высокие значения В, и

Свойства магнитно-твердых материалов оценивают стабильностью в условиях длительной эксплуатации при возможных колебаниях температуры. Нестабильность свойств может вызьшать-ся структурными изменениями (структурное старение), а также ударами и вибрацией (магнитное старение). В последнем случае свойства легко восстана-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [ 39 ] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61