Формирование магнитных свойств у ферримагнетиков

Fe₂O­₃ + MeO -> MeFe₂O₄

В технике находит применение сотни различных ферритов. Наиболее широкое распространение получили ферриты со структурой шпинели.

Химический состав феррошпинелей не подразумевает наличие тех или иных (сильных или слабых) магнитных свойств. Ферриты должны были бы быть слабыми магнитными материалами поскольку относятся к группе антиферромагнетиков, однако, наличие сильных магнитных свойств определяется порядком расположения атомов веществ, входящих в это химическое соединение и тем фактом, что кислород (атом кислорода) участвует в обменном взаимодействии между атомами металла и железа. У феррошпинелей реализуется косвенное обменное взаимодействие атомов железа и металла.

↑ ↓ ↑

Fe O Me

Этот антиферромагнетизм называется некомпенсированным.

Магнитные материалы

Все магнитные материалы делятся на ряд групп: по частотным свойствам (низкочастотные и высокочастотные магнитные материалы) – по признаку увеличения потерь с ростом частоты; магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Магнитомягкие материалы отличаются высокой магнитной проницаемостью, большой индукцией насыщения и малой коэрцитивной силой (узкая петля гистерезиса).

Магнитотвердые материалы – материалы, у которых большая коэрцитивная сила (широкая петля гистерезиса). Чем больше В, тем больший магнитный поток мы можем пропустить через магнитопровод или тем соответственно меньший размер самой магнитной системы. Наличие петли гистерезиса определяет величину потерь энергии на перемагничивание, таким образом, чем уже петля гистерезиса, тем потери на гистерезис будут меньше. Поэтому магнитотвердые материалы редко применяются на больших частотах.

Типичными магнитомягкими материалами являются: железо и низкоугдеродистые стали, они являются основными компонентами большинства магнитных систем. Магнитные свойства железа зависят от количества и состава примесей, и от структуры материала. Чем чище и правильнее кристаллическая решетка железа, тем лучше его магнитные свойства. У железа самая высокая индукция насыщения (2,2 Тл). Особо чистое железо получают 2-мя способами: электролиз из мернокислого или хлористого железа, в результате которого получается порошок, подвергаемый вакуумной плавке, второй способ: получение железа из пентакарбонила железа (Fe(CO)₅). Карбонильное железо представляет собой мелкодисперсный порошок, который очень удобен для изготовления прессованных деталей (сердечников) или магнитодиэлектриков.

Лекция 15.05.2008г

Примеси относительно слабо влияют на магнитные свойства железа, если они хорошо растворяются в кристаллической решетке железа. Если они растворяются плохо, то в процессе охлаждения расплава они выделяются в виде инородных фаз в объеме железа и следовательно эти фазы препятствуют смещению доменных границ (плохо растворимы: азот, кислород, азот и сера – сильно влияют на магнитные свойства металла). Помимо примесей на магнитные свойства влияет кристаллическая структура, точнее дефектность структуры, т.к. в монокристалле не существует препятствий для смещения доменных границ, монокристалл способен переходить в однодоменное состояние в сильном внешнем магнитном поле, в то время как поликристаллические материалы не могут перейти в однодоменное состояние, а только в квазиоднодоменное состояние, границы зерен препятствуют смещению доменных границ. Чистое железо обычно применяется только для магнитопроводов постоянного тока. По сути это постоянный электромагнит. Чтобы повысить частоты, на которой работает магнитный материал нужно увеличить его удельное сопротивление, для этого используется 2 приема: во-первых, железо легируется соответствующими примесями, во-вторых, из железа (стали) формируются достаточно тонике листы, покрытые диэлектрическим слоем, проще всего оксидировать.