Магнитомягкие материалы
Магнитомягкие материалы должны иметь высокую магнитную проницаемость, малую коэрцитивную силу, большую индукцию насыщения, узкую петлю гистерезиса, малые магнитные потери.
Магнитомягкие материалы можно разделить на следующие группы: технически чистое железо (низкоуглеродистая сталь); кремнистая электротехническая сталь; сплавы с высокой начальной магнитной проницаемостью (пермаллои); сплавы с большой индукцией насыщения (пермендюр); ферриты.
Технически чистое железо (низкоуглеродистая сталь)
Железо представляет собой магнитомягкий материал, свойства которого сильно зависят от содержания примесей.
Технически чистое железо содержит не более 0,1 % углерода, серы, марганца и других примесей и обладает сравнительно малым удельным электрическим сопротивлением, что ограничивает его применение. Используется оно в основном для магнитопроводов постоянных магнитных потоков. Магнитные свойства железа сильно зависят от его чистоты и способа обработки.
В зависимости от способа получения чистого железа различают железо электролитическое и карбонильное.
Свойства разновидностей технически чистого железа приведены в таблице 5.2.
Свойства стали можно значительно улучшить путем холодной прокатки, которая вызывает преимущественную ориентацию кристаллитов, и отжига в среде водорода при температуре 900…1000 °С, снимающего механические напряжения и способствующего укрупнению кристаллических зерен, причем оси легкого намагничивания кристаллитов ориентируются вдоль направления проката; о такой стали, говорят, что она текстурованная, обладает ребровой текстурой. Магнитные свойства вдоль направления прокатки существенно выше.
Электротехническая сталь выпускается в виде отдельных листов, рулонов или ленты и предназначается для изготовления магнитопроводов.
Пермаллои
Они относятся к магнитомягким материалам, обладающим высокой магнитной проницаемостью в слабых полях, и представляют собой же- лезоникелевые сплавы. Такие сплавы характеризуются тем, что магнитная анизотропия и магнитострикция практически отсутствуют; это является одной из причин особенно легкого намагничивания пермаллоев. Пермаллои подразделяются на высоконикелевые (72…80 % никеля) и низконикелевые (40…50 % никеля).
В настоящее время в большей мере используются сплавы, легированные молибденом, хромом, медью, марганцем, кремнием, а также другими элементами. Классический пермаллой с концентрацией никеля 78,5 % имеет наибольшее значения mmax и mн. Высокие магнитные свойства классического пермаллоя получаются в результате высокотемпературного отжига при 1300°С в чистом сухом водороде и длительном отпуске при 400…500 °С.
Магнитные свойства пермаллоев сильно зависят от химического состава и наличия примесей в сплаве. Отрицательно на свойства пермаллоев влияют примеси, которые не образуют твердых растворов со сплавом, такие, как углерод, сера и кислород; кроме того, свойства резко изменяются от режимов термообработки.
Из железоникелевых сплавов с высокой магнитной проницаемостью можно выделить следующие группы:
1) Нелегированные низконикелевые пермаллои - марки 45 Н и 50 Н (содержание никеля 45 и 50 %);
2) Сплавы, обладающие текстурой и прямоугольной петлёй гистерезиса, - 50 НП, 65 НП, 34 НКП;
Таблица 5.2 Свойства магнитомягких материалов.
Материал | mнач | mmax | Bs, Тл | Нc, А/м | r, мкОм×м |
Технически чистое железо | 250-400 | 3500-4500 | 2,18 | 50-100 | 0,1 |
Электролитическое железо | 2,18 | 0,1 | |||
Карбонильное железо | 2000-3000 | 20000-21500 | 2,18 | 6,4 | 0,1 |
Железо, обработанное в водороде особо тщательно | 2,18 | 2,4 | 0,1 | ||
Электротехническая сталь | 200-600 | 3000-8000 | 1,95-2,02 | 10-65 | 0,17-0,6 |
Низконикелевые пермаллои | 1500-4000 | 15000-60000 | 1,0-1,6 | 5-32 | 0,45-0,9 |
Высоконикелевые пермаллои | 700-100000 | 50000-300000 | 0.65-1,05 | 0,65-6 | 0,16-0,85 |
Альсифер | 1,0 | 1,8 | 0,8 |
3) Низконикелевые пермаллои (50% Ni), легированные хромом и
кремнием, - 50 НХС;
4) Высоконикелевые пермаллои легированные соответственно молибденом, хромом и кремнием, хромом и медью, - 79 НМ, 80 НХС, 76 НХД.
Все сплавы содержат в небольших количествах марганец и кремний. В марках пермаллоев буква Н означает никель, М-марганец, X-хром, Д-медь, К-кобальт, С-кремний, П-прямоугольную петлю гистерезиса. Сплавы с улучшенными свойствами обозначают дополнительно буквой У.
Недостатками пермаллоев являются их относительно высокая стоимость, сильная зависимость магнитных свойств от механических напряжений.
Альсифер — тройной сплав, состоящий из алюминия, кремния и железа. Сплав оптимального состава (9,6 % Si, 5,4 % А1, остальное Fe) по своим свойствам не отличается от пермаллоев и имеет следующие характеристики: mн=35500, mmax 120000, Нс=18 А/м, р = 0,8 мкОм×м. Альсифер получают как литой, нековкий материал, с высокой твердостью и хрупкостью, поэтому изделия из альсифера изготовляются методом литья с толщиной стенок не менее 23 мм. Область применения альсифера - магнитные экраны, корпуса приборов машин, детали магнитопроводов для работы в постоянных или медленно меняющихся магнитных полях.
Материал с особо высокой индукцией насыщения — сплав пермендюр, который состоит из 30…50 % кобальта, 1,5…2 % ванадия и остальное железо. Этот сплав обладает наивысшей из всех известных ферромагнетиков индукцией насыщения до 2,43 Тл.
К числу недостатков перпендюра относится малое удельное электрическое сопротивление, которое приводит к значительным потерям на вихревые токи при работе в переменных магнитных полях.
Дата добавления: 2018-11-26; просмотров: 1161;