В материаловедении по магнитным свойствам материалы делят на магнито-мягкие, магнито-твёрдые и немагнитные в зависимости от характера взаимодействия материалов с приложенным магнитным полем.
Намагниченность ферромагнетика связана с напряжённостью приложенного магнитного поля – Н (измеряемой в А/м – Ампер/метр) нелинейной зависимостью. Она сначала растёт с увеличением напряжённости, а затем достигает насыщения, когда суммарные магнитные моменты всех областей в кристалле (называемых доменами) будут ориентированы в направлении приложенного поля. Достигаемая при этом магнитная индукция В (суммарная плотность магнитного потока от внешнего поля и собственного магнитного потока) называется индукцией насыщения и обозначается – Внасыщ.. измеряется она в единицах «Тесла» (пропорциональных А/м). При снятии внешнего поля магнитная индукция в материале не исчезает полностью, а лишь снижается до некоторой величины, называемой остаточной индукцией – Вост. (см. рисунок – петля гистерезиса). При наложении внешнего магнитного поля в противоположном направлении индукция В снижается до нуля. Напряжённость внешнего магнитного поля, при котором это происходит, называется коэрцитивной силой – НС, измеряемой в А/м. При неоднократном изменении знака прилагаемого внешнего магнитного поля формируется замкнутая петля, называемая петлёй гистерезиса. Произведение (В×НС) – называется магнитной энергией. Эта характеристика пропорциональна площади петли гистерезиса, т.е. затратам энергии на перемагничивание материала.
Важной характеристикой магнитных свойств ферромагнетиков является магнитная проницаемость – m, то есть скорость роста магнитной индукции В при увеличении напряжённости магнитного поля – Н. Эта характеристика является неким безразмерным коэффициентом пропорциональности между В и Н, и определяется тангенсом угла наклона начальной кривой намагничивания.
Магнитомягкими материалами называются материалы, намагничивающиеся в слабых полях, то есть имеющие высокую магнитную проницаемость – m, либо высокую индукцию насыщения – Внасыщ. при низкой величине коэрцитивной силы – НС.
Поскольку при перемагничивании магнито-мягких материалов возникают тепловые потери, величина которых связана с частотой перемагничивания, то все магнито-мягкие материалы делятся на высокочастотные и низкочастотные. Коэрцитивная сила для этих материалов обычно находится в пределах от 10 до 400А/м.
К низкочастотными материалами с высокой индукцией насыщения относятся железо и электротехническая сталь (Fe – 3 % Si), работающие в области частот до 100 Гц, либо легированную кобальтом электротехническую сталь – до 400 Гц. Эти материалы используют для изготовления различных трансформаторов, переключателей.
В приборостроении применяют магнитно-мягкие материалы с высокой магнитной проницаемостью. Такими материалами являются пермаллои (сплавы Fe – Ni с сод. Ni от 45 до 80 %). Эти сплавы могут работать при частотах до 25 кГц, а при легировании пермаллоев хромом, либо молибденом (напр., сплав 79НМ - Fe – 79 %, Ni – 5 % Мо) сплавы могут работать в области частот до 700 кГц.
В пищевой промышленности пермаллои используют в приборах, управляющих работой автоматических линий различных технологических процессов, в различных узлах вычислительной техники, в частности в приборах автоматического учёта произведённой пищевой продукции.
В компьютерной и вычислительной технике некоторые запоминающие устройства работают при частотах порядка 1МГц (Мегагерц). В этих случаях в качестве магнито-мягких материалов используются ферриты – спеченные из порошков оксидов железа (Fe2O3 × FeO), либо оксидов железа с оксидами других металлов, например – (Ba, Co) O × Fe2O3.
Магнито-твёрдые материалы намагничиваются в сильных магнитных полях. Для них характерна высокая коэрцитивная сила (Нc 1000кА/м) и высокая остаточная индукция – Вост.. Но, поскольку магнитная индукция ограничена индукцией насыщения, то величину магнитной энергии этих материалов увеличивают, главным образом, за счёт повышения коэрцитивной силы.
Магнито-твёрдые материалы используются для изготовления постоянных магнитов.
К магнито-твёрдым материалам относят деформируемые сплавы системы Cu-Ni-Co («кунико») и Cu-Ni-Fe («кунифе»), литые сплавы системы (Fe-Al-Ni- Co-Cu), напр., литой сплав «альнико». Удельная магнитная мощность магнитов из этих сплавов меняется в пределах от 10 до 35 кДж/м3 (более высокая для сплавов типа альнико).
Для изготовления магнитов малых размеров, но большой мощности, используют сплавы кобальта с редкоземельными элементами (напр., SmCo5, Sm5Co17 и др.). Удельная мощность таких магнитов почти в 1000 раз больше, чем для сплавов альнико и достигает 8-10 МДж/м3.
Немагнитные материалы
В приборах многие детали должны быть изготовлены из немагнитных материалов. К числу таких материалов относятся латуни (сплавы меди с цинком), бронзы (сплавы меди с Al, Ni, Si и др. элементами). Немагнитными являются и многие аустенитные стали (Х18Н9, 08Х18Н10Т, 55Г9Н9Х3, 45Г17Ю3 и др.).
Намагниченность ферромагнетика связана с напряжённостью приложенного магнитного поля – Н (измеряемой в А/м – Ампер/метр) нелинейной зависимостью. Она сначала растёт с увеличением напряжённости, а затем достигает насыщения, когда суммарные магнитные моменты всех областей в кристалле (называемых доменами) будут ориентированы в направлении приложенного поля. Достигаемая при этом магнитная индукция В (суммарная плотность магнитного потока от внешнего поля и собственного магнитного потока) называется индукцией насыщения и обозначается – Внасыщ.. измеряется она в единицах «Тесла» (пропорциональных А/м). При снятии внешнего поля магнитная индукция в материале не исчезает полностью, а лишь снижается до некоторой величины, называемой остаточной индукцией – Вост. (см. рисунок – петля гистерезиса). При наложении внешнего магнитного поля в противоположном направлении индукция В снижается до нуля. Напряжённость внешнего магнитного поля, при котором это происходит, называется коэрцитивной силой – НС, измеряемой в А/м. При неоднократном изменении знака прилагаемого внешнего магнитного поля формируется замкнутая петля, называемая петлёй гистерезиса. Произведение (В×НС) – называется магнитной энергией. Эта характеристика пропорциональна площади петли гистерезиса, т.е. затратам энергии на перемагничивание материала.
Важной характеристикой магнитных свойств ферромагнетиков является магнитная проницаемость – m, то есть скорость роста магнитной индукции В при увеличении напряжённости магнитного поля – Н. Эта характеристика является неким безразмерным коэффициентом пропорциональности между В и Н, и определяется тангенсом угла наклона начальной кривой намагничивания.
Магнитомягкими материалами называются материалы, намагничивающиеся в слабых полях, то есть имеющие высокую магнитную проницаемость – m, либо высокую индукцию насыщения – Внасыщ. при низкой величине коэрцитивной силы – НС.
Поскольку при перемагничивании магнито-мягких материалов возникают тепловые потери, величина которых связана с частотой перемагничивания, то все магнито-мягкие материалы делятся на высокочастотные и низкочастотные. Коэрцитивная сила для этих материалов обычно находится в пределах от 10 до 400А/м.
К низкочастотными материалами с высокой индукцией насыщения относятся железо и электротехническая сталь (Fe – 3 % Si), работающие в области частот до 100 Гц, либо легированную кобальтом электротехническую сталь – до 400 Гц. Эти материалы используют для изготовления различных трансформаторов, переключателей.
В приборостроении применяют магнитно-мягкие материалы с высокой магнитной проницаемостью. Такими материалами являются пермаллои (сплавы Fe – Ni с сод. Ni от 45 до 80 %). Эти сплавы могут работать при частотах до 25 кГц, а при легировании пермаллоев хромом, либо молибденом (напр., сплав 79НМ - Fe – 79 %, Ni – 5 % Мо) сплавы могут работать в области частот до 700 кГц.
В пищевой промышленности пермаллои используют в приборах, управляющих работой автоматических линий различных технологических процессов, в различных узлах вычислительной техники, в частности в приборах автоматического учёта произведённой пищевой продукции.
В компьютерной и вычислительной технике некоторые запоминающие устройства работают при частотах порядка 1МГц (Мегагерц). В этих случаях в качестве магнито-мягких материалов используются ферриты – спеченные из порошков оксидов железа (Fe2O3 × FeO), либо оксидов железа с оксидами других металлов, например – (Ba, Co) O × Fe2O3.
Магнито-твёрдые материалы намагничиваются в сильных магнитных полях. Для них характерна высокая коэрцитивная сила (Нc 1000кА/м) и высокая остаточная индукция – Вост.. Но, поскольку магнитная индукция ограничена индукцией насыщения, то величину магнитной энергии этих материалов увеличивают, главным образом, за счёт повышения коэрцитивной силы.
Магнито-твёрдые материалы используются для изготовления постоянных магнитов.
К магнито-твёрдым материалам относят деформируемые сплавы системы Cu-Ni-Co («кунико») и Cu-Ni-Fe («кунифе»), литые сплавы системы (Fe-Al-Ni- Co-Cu), напр., литой сплав «альнико». Удельная магнитная мощность магнитов из этих сплавов меняется в пределах от 10 до 35 кДж/м3 (более высокая для сплавов типа альнико).
Для изготовления магнитов малых размеров, но большой мощности, используют сплавы кобальта с редкоземельными элементами (напр., SmCo5, Sm5Co17 и др.). Удельная мощность таких магнитов почти в 1000 раз больше, чем для сплавов альнико и достигает 8-10 МДж/м3.
Немагнитные материалы
В приборах многие детали должны быть изготовлены из немагнитных материалов. К числу таких материалов относятся латуни (сплавы меди с цинком), бронзы (сплавы меди с Al, Ni, Si и др. элементами). Немагнитными являются и многие аустенитные стали (Х18Н9, 08Х18Н10Т, 55Г9Н9Х3, 45Г17Ю3 и др.).
Авторское право на материал
Копирование материалов допускается только с указанием активной ссылки на статью!
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Похожие статьи