Скачать презентацию Магнитные материалы Удельная энергия магнитного поля зависит Скачать презентацию Магнитные материалы Удельная энергия магнитного поля зависит

Магнитные материалы.ppt

  • Количество слайдов: 77

Магнитные материалы Магнитные материалы

Удельная энергия магнитного поля зависит от напряженности и индукции: Согласно закону Био-Савара: напряженность магнитного Удельная энергия магнитного поля зависит от напряженности и индукции: Согласно закону Био-Савара: напряженность магнитного поля пропорциональна силе тока и равна: где I – сила тока, R – расстояние (радиус).

Магнитная индукция В: μo = 4 п. 10– 7 Гн/м – магнитная постоянная, μr Магнитная индукция В: μo = 4 п. 10– 7 Гн/м – магнитная постоянная, μr – относительная магнитная проницаемость материала, Н – напряженность магнитного поля.

Классификация материалов по магнитным свойствам • Диамагнетики – вещества с магнитной проницаемостью чуть меньше Классификация материалов по магнитным свойствам • Диамагнетики – вещества с магнитной проницаемостью чуть меньше единицы и отличающиеся тем, что они выталкиваются из области магнитного поля. • Парамагнетики – вещества с магнитной проницаемостью чуть больше единицы. Магнитный момент парамагнетика равен нулю. • Ферромагнетики – вещества, в которых (при температуре ниже температуры Кюри) наблюдается магнитная упорядоченность, соответствующая параллельному расположению спинов в макроскопических областях (доменах) даже в отсутствие внешнего магнитного поля. Коэффициент магнитной проницаемости достигает больших положительных значений и сильно зависит от напряженности магнитного поля, температуры и других внешних факторов.

 • Антиферромагнетики -вещества, которые характеризуются антиферромагнитным атомным порядком, возникающим из-за антипараллельной ориентации одинаковых • Антиферромагнетики -вещества, которые характеризуются антиферромагнитным атомным порядком, возникающим из-за антипараллельной ориентации одинаковых атомов или ионов кристаллической решетки, и магнитной проницаемостью чуть больше единицы. • Ферримагнетики – это вещества с нескомпенсированным антиферромагнетизмом. Как и антиферромагнетизм он существует при температуре не выше точки Нееля. Выше этой температуры ферримагнетики переходят в парамагнитное состояние. • К ферримагнетикам относятся некоторые упорядоченные металлические и различные оксидные соединения. Наибольший интерес среди ферримагнетиков представляют ферриты Mn. O*Fe 2 O 3, Ba. O*6 Fe 2 O 3, (Ni. O*Zn. O)Fe 2 O 3, Li 2 O*Fe 2 O 3 и др.

Поведение диамагнетика в магнитном поле Поведение диамагнетика в магнитном поле

Парамагнетик и диамагнетик Парамагнетик и диамагнетик

Антиферромагнетик Mn. F 2 Антиферромагнетик Mn. F 2

Структура антиферромагнетика Mn. O Структура антиферромагнетика Mn. O

Общие свойства магнитных материалов: • Наличие кристаллической структуры; • Относительная магнитная проницаемость μr значительно Общие свойства магнитных материалов: • Наличие кристаллической структуры; • Относительная магнитная проницаемость μr значительно больше единицы и зависит от напряженности внешнего магнитного поля; • Наличие магнитного гистерезиса; • Наличие температуры Кюри, то есть такого предельного значения температуры, выше которого магнитный материал теряет свои свойства и становится парамагнетиком (μr = 1); • Наличие анизотропии, т. е. зависимости магнитных свойств от направления намагничивания.

Ферромагнетики в основном кристаллизуются в трех типах решеток: кубической гранецентрированной (никель), кубической объемно–центрированной (железо) Ферромагнетики в основном кристаллизуются в трех типах решеток: кубической гранецентрированной (никель), кубической объемно–центрированной (железо) и гексагональной (кобальт)

Н – напряженность магнитного поля, μo = 4 п. 10– 7 Гн/м – магнитная Н – напряженность магнитного поля, μo = 4 п. 10– 7 Гн/м – магнитная постоянная, μr – относительная магнитная проницаемость материала, Для ферромагнетиков и ферримагнетиков: Магнитная проницаемость у магнитного материала может доходить до миллиона

 • Каждый реальный магнитный материал разделен по всему объему на множество замкнутых областей • Каждый реальный магнитный материал разделен по всему объему на множество замкнутых областей – доменов. • Домен – это малая область самопроизвольной намагниченности, возникающая даже в отсутствие внешнего магнитного поля, в которой магнитные моменты атомов ориентированы параллельно.

Процесс намагничивания магнитного материала Процесс намагничивания магнитного материала

Магнитная проницаемость Различают несколько видов магнитной проницаемости: • Абсолютная магнитная проницаемость • Относительная магнитная Магнитная проницаемость Различают несколько видов магнитной проницаемости: • Абсолютная магнитная проницаемость • Относительная магнитная проницаемость • Начальная и максимальная магнитные проницаемости. Магнитную проницаемость при Н ~ 0 называют начальной проницаемостью, определяя ее при очень слабых полях, около 0, 1 А/м Наибольшее значение магнитной проницаемости называется максимальной проницаемостью. При сильных полях в области насыщения относительная магнитная проницаемость стремиться к единице. • Дифференциальная магнитная проницаемость определяется как отношение производной индукции по напряженности магнитного поля в данной точке основной кривой намагничивания и деленной на магнитную постоянную. Динамическая магнитная проницаемость определяется при одновременном воздействии на магнитный материал постоянного Нo и переменного Н~ магнитных полей и, обычно, при условии Н~<< Нo

μR r μrнач μrmаx 1 H Зависимость магнитной проницаемости от напряженности внешнего поля μR r μrнач μrmаx 1 H Зависимость магнитной проницаемости от напряженности внешнего поля

Температура Кюри • Предельно допустимая температура, выше которой сильномагнитный материал теряет свои магнитные свойства Температура Кюри • Предельно допустимая температура, выше которой сильномагнитный материал теряет свои магнитные свойства и становится парамагнетиком, называется точкой Кюри. • Температура Кюри для каждого материала имеет определенные значения: для чистого железа - 768 0 С, для никеля – 358 0 С, а для кобальта – 1131 0 С.

 • Основной характеристикой магнитного материала является кривая намагничивания – зависимость магнитной индукции материала • Основной характеристикой магнитного материала является кривая намагничивания – зависимость магнитной индукции материала В от напряженности внешнего магнитного поля Н.

В 4 3 Вmах 2 αmax 1 Вн αн Н 0 Нн Нmах Основная В 4 3 Вmах 2 αmax 1 Вн αн Н 0 Нн Нmах Основная кривая намагничивания Область от 0 до 1 – Процессы смещения границ доменов носят обратимый характер, это область слабых магнитных полей Н < 0, 1 А/м. Область от 1 до 2 – Процессы необратимого смещения границ доменов. Здесь происходит неупругое смещение границ доменом, то есть процесс необратимый. В этой области магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость изменяются за счет роста напряженности внешнего магнитного поля Область от 2 до 3 – Процессы вращения. Происходит поворот векторов собственного намагничивания и их ориентация в направлении внешнего магнитного поля. Индукция изменяется за счет процесса вращения Область от 3 до 4 – Область насыщения. Магнитная проницаемость здесь примерно равна единице. Наблюдается очень небольшое увеличение В, за счет роста намагниченности самого домена.

Магнитный гистерезис • Магнитный гистерезис – это явление отставания изменения индукции магнитного материала (В) Магнитный гистерезис • Магнитный гистерезис – это явление отставания изменения индукции магнитного материала (В) от напряженности внешнего магнитного поля (Н) при его квазистатическом изменении. • Магнитный гистерезис вызывается необратимыми процессами намагничивания. • К основным параметрам петли гистерезиса относятся: • индукция насыщения Bs; • остаточная индукция Br ; • коэрцитивная сила Hc.

. Петля гистерезиса ферромагнитного материала . Петля гистерезиса ферромагнитного материала

 • Петля гистерезиса – это замкнутая кривая, выражающая зависимость магнитной индукции материала от • Петля гистерезиса – это замкнутая кривая, выражающая зависимость магнитной индукции материала от амплитуды напряженности магнитного поля при периодическом достаточно медленном изменении последнего. • Предельная петля гистерезиса – это симметричная петля, максимальное значение которой соответствует намагниченности насыщения материала. • Намагниченность насыщения BS – максимальная намагниченность, которая достигается в сильных полях, когда все магнитные моменты доменов ориентированы вдоль магнитного поля. • Остаточная индукция Br – индукция магнитного поля на обратном ходе петли гистерезиса при нулевой напряженности магнитного поля. • Коэрцитивная сила Нс – напряженность поля на обратном ходе петли гистерезиса, при которой магнитная индукция равна нулю.

Влияние температуры на параметры петли гистерезиса При температуре Кюри петля гистерезиса стягивается в точку Влияние температуры на параметры петли гистерезиса При температуре Кюри петля гистерезиса стягивается в точку начала координат, материал теряет свои магнитные свойства и становится парамагнетиком

 • Магнитострикция – это обратимое изменение формы и размеров кристалла магнитного материала при • Магнитострикция – это обратимое изменение формы и размеров кристалла магнитного материала при намагничивании. • Линейная магнитострикция – это изменение линейных размеров монокристалла. • Знак магнитострикционной деформации у разных материалов может быть как положительным (растяжение в направлении поля), так и отрицательным (сжатие в направлении поля). Также у одного материала может наблюдаться изменение знака деформации в зависимости от направления намагничивания.

Коэффициент магнитострикции Знак магнитострикционной деформации у железа . может быть как положительным (растяжение в Коэффициент магнитострикции Знак магнитострикционной деформации у железа . может быть как положительным (растяжение в направлении поля), т. е. при намагничивании вдоль ребер куба, так и отрицательным (сжатие в направлении поля), т. е. при намагничивании вдоль диагоналей куба. Для никеля – все наоборот: при намагничивании вдоль диагоналей куба знак магнитострикционной деформации положительный, а при намагничивании вдоль ребер куба отрицательный.

Зависимость магнитных свойств материала • От величины и знака магнитострикционной : деформации ( при Зависимость магнитных свойств материала • От величины и знака магнитострикционной : деформации ( при положительном знаке – магнитная проницаемость повышается, а при отрицательном – понижается); • От наличия внутренних напряжений, которые препятствуют росту доменов (т. е. с их увеличением магнитная проницаемость понижается, а коэрцитивная сила повышается ) • От наличия примесей и присадок : вольфрам, хром, молибден, кобальт и др. (которые увеличивают внутренние напряжения) • От структуры материала и размера зерен: чем меньше зерна, тем больше их суммарная площадь в единице объема и тем сильнее влияние поверхностных искажений слоев и тем выше будет величина Нс

 При каждом цикле перемагничивания часть магнитной энергии, запасаемой в материале, теряется т. е. При каждом цикле перемагничивания часть магнитной энергии, запасаемой в материале, теряется т. е. переходит в тепло. Эти потери энергии называются потерями на перемагничивание. В переменных магнитных полях наблюдаются: • потери на гистерезис РГ (РГ пропорциональны площади кривой гистерезиса). • потери на вихревые токи РВТ , • дополнительные потери РД. Сумма этих потерь называется полными или суммарными магнитными потерями. .

В этих формулах: , – коэффициенты, зависящие от материала; Bmax – максимальная индукция за В этих формулах: , – коэффициенты, зависящие от материала; Bmax – максимальная индукция за цикл перемагничивания; n – показатель, изменяющийся в диапазоне от 1, 6 до 2; f – частота; V – объем тела.

Удельные магнитные потери Удельные магнитные потери

Классификация магнитных материалов • Основным критерием для классификации магнитных материалов является значение коэрцитивной силы Классификация магнитных материалов • Основным критерием для классификации магнитных материалов является значение коэрцитивной силы Нс. • По значению коэрцитивной силы все магнитные материалы можно разделить на два класса: • магнитномягкие материалы - с Нс < 800 А/м • магнитотвердые материалы -с Нс > 4 к. А/м.

Магнитомягкие материалы • Магнитомягкие материалы обладают следующими общими свойствами: • малая коэрцитивная сила Нс; Магнитомягкие материалы • Магнитомягкие материалы обладают следующими общими свойствами: • малая коэрцитивная сила Нс; • высокая магнитная проницаемость μr; • малые потери на перемагничивание для получения максимальных значений магнитной индукции материала; • независимость магнитных свойств от величины механических напряжений, приложенных к магнитопроводу; • узкая петля гистерезиса; • высокая пластичность.

Магнитотвердые материалы • Магнитотвердые материалы обладают следующими общими свойствами: • высокими значениями коэрцитивной силы Магнитотвердые материалы • Магнитотвердые материалы обладают следующими общими свойствами: • высокими значениями коэрцитивной силы Нс (выше 4 к. А/м); • большой удельной энергией Wmax (к. Дж/м 2), которая тем больше, чем больше остаточная индукция Br и коэрцитивная сила Нс материала; • широкой петлей гистерезиса; • большие потери на перемагничивание; • невысокими значениями магнитной проницаемости μr (чем «тверже» магнитный материал, тем ниже значение μr); • трудно намагничиваются, но длительное время сохраняют намагниченность.

Магнитные материалы • магнитномягкие материалы применяются в основном в качестве магнитопроводов дросселей, трансформаторов, электромагнитов, Магнитные материалы • магнитномягкие материалы применяются в основном в качестве магнитопроводов дросселей, трансформаторов, электромагнитов, электрических машин и т. д. • магнитотвердые материалы применяются для изготовления постоянных магнитов и устройств хранения информации (звуковой, цифровой, видео).

Магнитомягкие материалы делятся на следующие группы: электротехнические стали: низкоуглеродистые (нелегированные); кремнистые (легированные кремнием). материалы Магнитомягкие материалы делятся на следующие группы: электротехнические стали: низкоуглеродистые (нелегированные); кремнистые (легированные кремнием). материалы для техники слабых токов: • материалы с высокой магнитной проницаемостью; • магнитомягкие ферриты; • материалы с особыми свойствами. магнитомягкие аморфные материалы

Электротехнические стали: 1. Низкоуглеродистые электротехнические стали, которые подразделяется на технически чистое железо и особо Электротехнические стали: 1. Низкоуглеродистые электротехнические стали, которые подразделяется на технически чистое железо и особо чистое железо. У технически чистого железа содержание углерода и примесей до 0, 1 %, а у особо чистого железа – менее 0, 05 %. 2. Электротехнические кремнистые стали – электротехнические стали с содержанием углерода не более 0, 05 % и легированные кремнием Si (от 0, 5 до 5 %).

Отжиг (при температуре 900 -1000°С) • снимает внутренние механические напряжения, но и обеспечивает рекристаллизацию Отжиг (при температуре 900 -1000°С) • снимает внутренние механические напряжения, но и обеспечивает рекристаллизацию (укрупнением зерен). Получается так называемая ребровая текстура. • Текстурованная сталь анизотропна по свойствам: вдоль прокатки наблюдается более высокая магнитная проницаемость и меньшие потери на гистерезис. Применение ленточных сердечников из текстурованной стали в силовых трансформаторах позволяет уменьшить их массу и габариты на 20 -25%, а в радиотрансформаторах - на 40%.

Материалы с высокой магнитной проницаемостью; • К этой группе материалов относятся пермаллои и альсиферы. Материалы с высокой магнитной проницаемостью; • К этой группе материалов относятся пермаллои и альсиферы. • Пермаллой – это железоникелевый сплав с высокой проницаемостью в слабых полях, что связано с практическим отсутствием у них анизотропии и магнитострикции • Альсиферы – сплавы Al–Si–Fe (9, 6% Si, 5, 4% Al). (Альсиферы близки по своим свойства к высоконикелевым пермаллоям).

Пермаллои • По химическому составу пермаллои делятся на низконикелевые (40– 50 % Ni) и Пермаллои • По химическому составу пермаллои делятся на низконикелевые (40– 50 % Ni) и высоконикелевые (72– 80 % Ni). • Удельное сопротивление высоконикелевых пермаллоев почти в три раза меньше, чем у низконикелевых, поэтому при повышенных частотах предпочтительнее использовать низконикелевые пермаллои. • Магнитная проницаемость пермаллоев сильно снижается с увеличением частоты ( из-за возникновения в материале заметных вихревых токов , т. к. удельное сопротивление небольшое)

Применение пермаллоев: • Низконикелевые сплавы 45 Н и 50 Н применяют для изготовления сердечников Применение пермаллоев: • Низконикелевые сплавы 45 Н и 50 Н применяют для изготовления сердечников малогабаритных силовых трансформаторов, дросселей, реле и деталей магнитных цепей, работающих при повышенных индукциях без подмагничивания или с небольшим подмагничиванием. • Высоконикелевые сплавы 79 НМ, 80 НХС, 76 НХД используют для изготовления сердечников малогабаритных трансформаторов, реле и магнитных экранов.

ФЕРРИТЫ • Формула феррита может быть представлена в следующем виде Me. O∙Fe 2 O ФЕРРИТЫ • Формула феррита может быть представлена в следующем виде Me. O∙Fe 2 O 3, , • где «Me» –двухвалентный катион, (например, цинк, кадмий, литий, железо). • В ферритах по сравнению с металлическими ферромагнетиками удельное электрическое сопротивление много выше, сопоставимо с удельным сопротивлением полупроводников. Например, для феррита иттрия удельное сопротивление – 1010– 1012 Ом. м, • для феррита никеля – 103– 105 Ом. м, • для феррита лития – 1– 10 Ом. м.

 • В качестве магнитомягких материалов наиболее широко применяют никельцинковые и марганец-цинковые ферриты. • • В качестве магнитомягких материалов наиболее широко применяют никельцинковые и марганец-цинковые ферриты. • Марганец-цинковые ферриты с крупнозернистой структурой могут обладать начальной магнитной проницаемостью до 20000, т. е. близкой к начальной магнитной проницаемости лучших марок пермаллоя.

Применение ферритов • Магнитомягкие ферриты широко применяются в качестве сердечников контурных катушек постоянной и Применение ферритов • Магнитомягкие ферриты широко применяются в качестве сердечников контурных катушек постоянной и переменной индуктивностей, 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.

 В современных элементах устройств связи широко применяются ферритовые сердечники; ферритовые антенны, однонаправленные изоляторы В современных элементах устройств связи широко применяются ферритовые сердечники; ферритовые антенны, однонаправленные изоляторы волноводов, модуляторы микроволн и т. д. Возможность изготовления ферритов различного состава увеличивает возможности их применения: ферриты стали применяться в технике ЭВМ, в технике регулирования измерений, а также в атомной технике.

Магнитомягкие материалы с особыми свойствами 1. Сплавы, обладающие незначительным изменением магнитной проницаемости при изменении Магнитомягкие материалы с особыми свойствами 1. Сплавы, обладающие незначительным изменением магнитной проницаемости при изменении напряженности поля, например сплав перминвар– это сплав железа (29, 4 %), никеля (45 %), кобальта (25 %) и марганца (0, 6 %). Магнитная проницаемость его равна 300 2. Термомагнитные материалы – сплавы с сильной зависимостью магнитной проницаемости от температуры, ( обычно до 150 0 С ) к ним относится сплавы никель–медь и железо–никель–кобальт, сплавы кобальта. 3. Сплавы с высокой магнитострикцией: сплавы железо– платина, железо–кобальт, железо–алюминий, чистый никель, а также некоторые виды пермаллоев и различные ферриты. 4. Сплавы с особо высокой индукцией насыщения, например, пермендюр – сплав железа и кобальта (кобальт 50 – 70 %), у которого индукция насыщения до 2, 4 Тл.

5. Ферриты и металлические сплавы с ППГ • Магнитные материалы с ППГ находят широкое 5. Ферриты и металлические сплавы с ППГ • Магнитные материалы с ППГ находят широкое применение в устройствах автоматики, вычислительной техники, в аппаратуре телеграфной связи. • Сердечники из материала с ППГ имеют два устойчивых магнитных состояния, соответствующих различным направлениям остаточной магнитной индукции. (их можно использовать в качестве элементов для хранения и переработки двоичной информации: запись и считывание информации осуществляются переключением сердечника из одного магнитного состояния в другое). • Двоичные элементы на магнитных сердечниках с ППГ характеризуются высокой надежностью, малыми габаритами, низкой стоимостью, относительной стабильностью характеристик. Они обладают практически неограниченным сроком службы, сохраняют записанную информацию при отключенных источниках питания.

Ферриты с ППГ • Материалы с ППГ должны обеспечивать малое время перемагничивания, возможно большую Ферриты с ППГ • Материалы с ППГ должны обеспечивать малое время перемагничивания, возможно большую температурную стабильность магнитных характеристик, т. е, иметь высокую температуру Кюри. • Ферриты с ППГ в практике распространены шире, чем металлические тонкие ленты ( т. к. технология изготовления сердечников из них наиболее проста и экономична). • Из ферритов с ППГ наиболее широкое применение находят магний-марганцевые и литиевые феррошпинели. • Для некоторых целей применяют литий-цинковые и никель-цинковые ферриты и ферриты сложного состава. (полиферриты).

Аморфные магнитомягкие сплавы - ферромагнитные сплавы с узкой петлёй гистерезиса. Особенностью магнитомягких аморфных сплавов Аморфные магнитомягкие сплавы - ферромагнитные сплавы с узкой петлёй гистерезиса. Особенностью магнитомягких аморфных сплавов по сравнению с кристаллическими является большое (около 20 %) содержание немагнитных элементов (бор, углерод, фосфор), необходимых для сохранения аморфной структуры. Наличие этих элементов снижает максимальные значения индукции насыщения в аморфных сплавах по сравнению с кристаллическими и увеличивает температурный коэффициент магнитных свойств, увеличивает электрическое сопротивление, повышает твёрдость и прочность аморфных сплавов, их коррозионную стойкость.

Аморфные осплавы имеют ряд преимуществ: • Низкие удельные потери. • Высокое электрическое сопротивление. • Аморфные осплавы имеют ряд преимуществ: • Низкие удельные потери. • Высокое электрическое сопротивление. • Отличные электромагнитные характеристики в широком диапазоне частот (до 1 МГц). • Возможность дальнейшей миниатюризации и повышения эффективности электронных устройств. • Снижение искрового тока и подавление шумов. • Экономия электроэнергии. • Более короткий (на 25 %) цикл производства изделий из аморфных лент по сравнению с пермаллоями, что снижает энергетические затраты заводов– изготовителей. • Экологически достаточно чистое производство изделий из аморфных материалов по сравнению, например, с ферритами.

Электромагниты Электромагниты

Магнитный неразрушающий контроль изоляции Осуществляется с помощью средств неразрушающего контроля: измерительных приборов (дефектоскопов, магнитометров, Магнитный неразрушающий контроль изоляции Осуществляется с помощью средств неразрушающего контроля: измерительных приборов (дефектоскопов, магнитометров, ферритометров, коэрцитиметров), установок или дефектоскопических веществ и материалов (проникающих и проявляющих жидкостей, магнитных порошков и суспензий, паст). (Дефектоскопы представляют собой приборы и установки, предназначенные для обнаружения дефектов типа нарушения целостности изоляции).

Различают следующие методы магнитного контроля: 1. Феррозондовый метод (феррозондовые дефектоскопы) 2. Магнитографический метод 3. Различают следующие методы магнитного контроля: 1. Феррозондовый метод (феррозондовые дефектоскопы) 2. Магнитографический метод 3. Вихретоковый метод (вихретоковый контроль, вихретоковые дефектоскопы, толщиномеры, структуроскопы, ферритометры)

Магнитопорошковый контроль Магнитный поток в бездефектной части изделия имеет одно направление. Если на пути Магнитопорошковый контроль Магнитный поток в бездефектной части изделия имеет одно направление. Если на пути магнитного потока встречаются участки с пониженной магнитной проницаемостью, например, дефекты в виде разрыва целостности металла (трещины, неметаллические включения и т. д. ), то часть силовых линий магнитного поля выходит из детали наружу и входит в нее обратно, при этом возникают местные магнитные полюсы (N и S) и магнитное поле над дефектом. Т. к. магнитное поле над дефектом неоднородно, то на магнитные частицы, попавшие в это поле, действует сила, стремящаяся затянуть частицы в место наибольшей концентрации магнитных силовых линий, т. е. к дефекту. Частицы в области поля дефекта намагничиваются и притягиваются друг к другу как магнитные диполи под действием силы так, что образуют цепочные структуры, ориентированные по магнитным силовым линиям поля.

Магнитотвердые материалы: • высокоуглеродистые легированные мартениситные стали, • литые магнитотвердые сплавы, • магнитотвердые ферриты, Магнитотвердые материалы: • высокоуглеродистые легированные мартениситные стали, • литые магнитотвердые сплавы, • магнитотвердые ферриты, • порошковые магнитотвердые материалы (металлокерамические и металлопластические магниты), • прочие магнитотвердые материалы, • сплавы на основе редкоземельных металлов РЗМ.

Основные характеристики магнитотвердых материалов: • значение коэрцитивной силы Нс; • значение остаточной магнитной индукции Основные характеристики магнитотвердых материалов: • значение коэрцитивной силы Нс; • значение остаточной магнитной индукции Br; • значение максимальной удельной магнитной энергии Wmax Для характеристики магнитотвердых материалов обычно используют часть кривой гистерезиса, которая лежит во втором квадранте – эта кривая носит название кривой размагничивания. В первом квадранте обычно изображают изменение удельной магнитной энергии W от индукции В.

Кривая размагничивания и зависимость удельной магнитной энергии от индукции Кривая размагничивания и зависимость удельной магнитной энергии от индукции

Высокоуглеродистые легированные мартенситные стали – – стали с содержанием углерода не менее 0, 7 Высокоуглеродистые легированные мартенситные стали – – стали с содержанием углерода не менее 0, 7 % и легирующими добавками, такими как вольфрам, хром, молибден, кобальт, закаленные до мартенсита. Наиболее известны марки хромированных сталей ЕХ 3, ЕХ 5 К 5, ЕХ 9 К 15 М. Это самые простые и доступные материалы для изготовления постоянных магнитов. Значение максимальной удельной энергии Wmax составляет 1– 4 КДж/м 3, остаточная индукция Br составляет от 0, 8 до 1 Тл, коэрцитивная сила Нс изменяется в пределах от 4, 6 до 14 к. А/м. В настоящее время эти материалы мало применяются, в виду их невысоких магнитных свойств.

Литые магниты – сплавы на основе «железа–никеля–алюминия» • применяются в основном легированные медью, кобальтом, Литые магниты – сплавы на основе «железа–никеля–алюминия» • применяются в основном легированные медью, кобальтом, титаном, вольфрамом (наиболее часто легированные медью и кобальтом). • Буквы в маркировке сплавов означают: Ю – алюминий, Н – никель, Д – медь, К – кобальт, Т – титан. • Бескобальтовые сплавы (АЛЬНИ, ЮНД и другие) – это дешевые материалы для изготовления магнитов, но магнитные свойства у них относительно низкие. • Высококобальтовые сплавы, с содержанием кобальта более 15 % (сплавы АЛЬНИКО) – более дорогие материалы для изготовления магнитов, но их магнитные свойства значительно выше.

Магнитотвердые ферриты – это ферриты на основе: • бария Ba. O∙ 6 Fe 2 Магнитотвердые ферриты – это ферриты на основе: • бария Ba. O∙ 6 Fe 2 O 3, • кобальта Co. O∙Fe 2 O 3 • стронция Sr. O∙ 6 Fe 2 O 3. • Магниты из ферритов можно использовать при высоких частотах (т. к. у них высокое удельное сопротивление) и они намного дешевле литых. • Выпускаются бариевые изотропные (БИ) и бариевые анизотропные (БА) (Анизотропные магниты обладают более высокими магнитными свойствами (Wmax, Hc)). • Кобальтовые ферриты по сравнению с бариевыми более стабильны при изменении температуры, но они дороже.

Постоянные магниты Литые магниты: • Wmax - 40 КДж/м 3, • Br - от Постоянные магниты Литые магниты: • Wmax - 40 КДж/м 3, • Br - от 1 до 1, 4 Тл, • Нс - 145 к. А/м. Магнитотвердые ферриты: • Wmax - 12, 5 КДж/м 3, • Br - 0, 4 Тл, • Нс - до 240 к. А/м.

Порошковые магнитотвердые материалы • Применяются для изготовления миниатюрных постоянных магнитов сложной формы. • Подразделяются Порошковые магнитотвердые материалы • Применяются для изготовления миниатюрных постоянных магнитов сложной формы. • Подразделяются на металлокерамические, металлопластические, оксидные и микропорошковые. • Получают такие магниты методом порошковой металлургии в результате прессования металлических порошков без связующего материала и спекания их при высоких температурах. Для порошков используют сплавы ЮНДК; сплавы на основе платины (Pt-Co, Pt-Fe); сплавы на основе

 • Получают такие магниты методом порошковой металлургии в результате прессования металлических порошков без • Получают такие магниты методом порошковой металлургии в результате прессования металлических порошков без связующего материала и спекания их при высоких температурах. Для порошков используют сплавы ЮНДК; сплавы на основе платины (Pt-Co, Pt-Fe); сплавы на основе редкоземельных металлов. Металлокерамические и металлопластические магниты прочнее литых магнитов ( в 3 -6 раз), но уступают им по техническим характеристикам ( на 30 50%).

Прочие магнитотвердые материалы. К этой группе относятся материалы узкоспециального применения: • пластически деформируемые сплавы, Прочие магнитотвердые материалы. К этой группе относятся материалы узкоспециального применения: • пластически деформируемые сплавы, • эластичные магниты, • материалы для магнитных носителей информации, • жидкие магниты.

 Пластически деформируемые сплавы – обладают хорошими механическими свойствами, хорошо шлифуются, режутся и т. Пластически деформируемые сплавы – обладают хорошими механическими свойствами, хорошо шлифуются, режутся и т. д. , и позволяют изготавливать магниты сложной конфигурации. Наиболее широко используются сплавы : кунифе; кунико; викаллой. Кунифе – медь–никель–железо (Cu-Ni-Fe) обладают анизотропностью (намагничиваются в направлении прокатки). Применяются в виде проволоки и штамповок. Викаллой – кобальт–ванадий (Co-V) получают в виде высокопрочной магнитной ленты и проволоки. Из него изготавливают также очень мелкие магниты сложной конфигурации.

Эластичные магниты представляют собой магниты на резиновой основе с наполнителем из мелкого порошка магнитотвердого Эластичные магниты представляют собой магниты на резиновой основе с наполнителем из мелкого порошка магнитотвердого материала. В качестве магнитотвердого материала чаще всего используют феррит бария. Они позволяют получить изделия любой формы; имеют высокую технологичность (легко режутся ножницами, штампуются, сгибаются, скручиваются) и невысокую стоимость. «Магнитную резину» применяют в качестве листов магнитной памяти ЭВМ, для отклоняющих систем в телевидении, корректирующих систем.

Материалы для магнитных носителей информации представляют собой металлические ленты и проволоку из магнитотвердых материалов, Материалы для магнитных носителей информации представляют собой металлические ленты и проволоку из магнитотвердых материалов, сплошные металлические, биметаллические и пластмассовые ленты и магнитные порошки, которые наносятся на ленты, диски и барабаны, магнитную резину. Жидкие магниты представляют собой жидкость, наполненную мельчайшими частицами магнитотвердого материала. Жидкие магниты на кремний органической основе не расслаиваются даже под воздействием сильных магнитных полей, сохраняют работоспособность в диапазоне температур от – 70 до +150 С.

Сплавы на основе редкоземельных металлов (РЗМ) • Сплавы на основе редкоземельных металлов (РЗМ): самария, Сплавы на основе редкоземельных металлов (РЗМ) • Сплавы на основе редкоземельных металлов (РЗМ): самария, цезия, празеодима и др. , Они обладают очень высокими значениями Нс и Wmax Наибольший интерес представляют соединения RCo 5 и R 2 Co 17, где R – редкоземельный металл. • Магниты из этих сплавов получаются наиболее часто жидкофазным спеканием из порошков. Например, магниты на основе Sm. Co 5 спекаются после прессования при температуре 1100 о. С в течение 30 минут в атмосфере чистого аргона.

Сплавы на основе редкоземельных металлов (РЗМ): • Wmax составляет 60 – 95 (до 240 Сплавы на основе редкоземельных металлов (РЗМ): • Wmax составляет 60 – 95 (до 240 – теоретически) КДж/м 3, • Br составляет 0, 9 -1 Тл, • Нс составляет 400 - 700 к. А/м.

- индуктивность катушки с сердечником - ЭДС трансформатора - индуктивность катушки с сердечником - ЭДС трансформатора