|
Классификация магнитомягких материалов.
Виды магнитомягких материалов представлены на рис.5.20.
Магнитомягкие материалы для постоянных и низкочастотных магнитных полей.
Основные параметры низкочастотных магнитомягких материалов приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1. Основные параметры НЧ магнитомягких материалов.
Материал
| Магнитная проницаемость
| HC, А/м
| Bδ, Тл
| ρ, мкОм·м
| mНАЧ
| mMAX
| 1. Монокристалл чистейшего Fe
|
|
| 0,8
| –
| 0,097
| 2.Низкоуглеродистая сталь
| 250-400
| 3000-5000
| 32-95
| 2,18
| 0,1
| 3.Электролитическое Fe
|
|
|
| 2,18
| 0,1
| 4. Карбонильное Fe
| 2000-3000
| 20000-21500
| 6,4
| 2,18
| 0,1
| 5. Кремнистая сталь
| 200-600
| 3000-8000
| 10-65
| 1,95-2,02
| 0,25-0,6
| 6. Пермаллои:
|
|
|
|
|
| низконикелевый
| 1500-4000
| 15000-60000
| 5-32
| 1-1,6
| 0,45-0,9
| высоконикелевый
| 7000-100000
| 50000-300000
| 0,65-0,5
| 0,65-1
| 0,16-0,9
| супермаллой
|
| 600000-1500000
| 0,3
| 0,79
| 0,6
| 7. Аморфные сплавы:
|
|
|
|
|
| 80% Fe, 20% B
| десятки тысяч
| сотни тысяч
| 3,2
| 1,6
| 1,4
| 80% Fe, 16% P
| десятки тысяч
| сотни тысяч
| 4,0
| 1,49
| 1,5
|
Частотный диапазон применения ММ в значительной степени определяется их удельным электрическим сопротивлением. При низком ρ велики потери на вихревые токи, а значит и потери на перемагничивание, возраставшее с увеличением частоты, поэтому, чем больше ρ ММ, тем на более высоких частотах он может использоваться. В постоянных и НЧ (до единиц кГц) полях применяют металлические магнитные материалы: технически чистое Fe, кремнистые электротехнические стали, пермаллои, альсиферы, аморфные сплавы (рис.5.20, табл. 5.1).
Технически чистое Fe – это железо, содержащее ограниченное число примесей (прежде всего углерода, кислорода и серы), которые оказывает особенно сильное влияние на магнитную проницаемость.
Широко применяются следующие виды технически чистого Fe: низкоуглеродистая электротехническая сталь, полученная после горячей или холодной прокатки; электролитическое железо; карбонильное железо, полученное путем разложения пентакарбонила железа Fe(CO)5. Карбонильное Fe, изготавливаемое в виде порошка, применяют в качестве ферромагнитной среды магнитодиэлектриков.
Рассматривая перспективы повышения качества железа, следует отметить, что главнейшая характеристика Fe – Bδ, обусловленная величинами атомных магнитных моментов и обменным взаимодействием, не может быть увеличена. Рост μ в слабых и сильных полях и уменьшение HC можно достичь для Fe с меньшей концентрацией примесей и дефектов (для сравнения в табл.5.1 приведены параметры полученного в лабораторных условиях монокристалла чистейшего железа).
Кремнистые электротехнические стали – это твердый раствор Si в Fe. Легирование технически чистого Fe кремнием позволяет значительно повысить удельное сопротивление. Выпускаются электротехнические стали различной степени легирования (увеличение параметра или усиление свойства в зависимости от степени легирования показано стрелками):
–слаболегированные
| (0,8–1,8% Si),
|
| –среднелегированные
| (1,8–2,8% Si),
| –повышеннолегированные
| (2,8–3,8% Si),
| –высоколегированные
| (3,8–4,8% Si),
| Значительного улучшения магнитных свойств кремнистых сталей удалось достичь путем образования магнитной текстуры при холодной прокатке с последующим отжигом. В результате получают текстурованную кремнистую сталь, у которой элементарные кристаллические ячейки ориентированы так, что ребра кубов – осей легкого намагничивания – расположены параллельно направлению прокатки. Такую текстуру называют ребровой. Применение сталей, обладающих магнитной анизотропией, требует такой конструкции магнитопровода, при которой магнитный поток проходит в направлении наилучших магнитных свойств, т.е. в направлении прокатки. В стали с кубической текстурой наилучшие магнитные свойства обеспечиваются при прохождении магнитного потока вдоль, поперек и перпендикулярно направлению прокатки.
Пермаллои – это железоникелевые сплавы, имеющие наибольшую магнитную проницаемость в слабых полях. Поэтому они применяются в РЭА, когда нужно иметь значительные как постоянные, так и переменные магнитные потоки при малых напряженностях поля, что особенно важно в связи с миниатюризацией РЭА (на частотах до нескольких десятков кГц). В табл.5.1 приведены параметры низконикелевых (40–50% Ni), высоконикелевых (72-80% Ni) пермаллоев и супермаллоя (79% Ni, 15% Fe, 5% Mn, 0,5% Mn).
Наряду с основными достоинствами – высоким значением μH и малым значением HC – пермаллоям присущи следующие недостатки:
–большая чувствительность магнитных свойств к механическим напряжениям (особенно у высоконикелевых пермаллоев), что требует специальной защиты;
–высокие магнитные свойства получают лишь в результате отжига готовых изделий после их механической обработки;
–пониженные значения Bδ;
–сравнительно высокая стоимость и дефицитность отдельных компонентов (прежде всего никеля).
В качестве заменителя пермаллоев был разработан тройной сплав альсифер, оптимальный состав которого 9,6% Si,5,4% Al, остальное – Fe. Этот сплав при точном соблюдении состава в лабораторных условиях имеет μH=35400, у промышленного альсифера μH=6000÷7000. Альсифер применяют в основном в качестве ферромагнитной фазы магнитодиэлектриков.
Магнитомягкие аморфные сплавы, называемые металлостеклами или метглассами, содержат один или несколько переходных металлов – Fe, Со, Ni – в количестве 75–85% и стеклообразователь – В, С, Si, P – в количестве 15–20%, а также легирующие металлы Cr, V, Mn и др.
Аморфные сплавы (см. также п.3.14.1, рис.3.16) формируются в результате такой высокой скорости охлаждения жидкостей, при которой частицы не успевают выстроиться в правильную кристаллическую структуру. Поэтому их получают быстрой закалкой расплавов ("выстреливанием" раскаленного расплава на перемещающуюся холодную подложку). Электромагнитные свойства аморфных сплавов и пермаллоев близки, но первые меньше подвержены влиянию механических напряжений, обладают высокой коррозионной стойкостью, прозрачностью и твердостью при сохранении пластичности. Аморфные сплавы весьма перспективны, из них изготавливают небольшие трансформаторы, магнитофонные головки и др.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|