5. Материалы для изделий эла.

1. Конструкционные материалы: Ст25, Ст40.

Легированные стали: 30ХГСА, 12Х2Н4А, 38ХА, 40ХНВА.

Для колец и подшипников ШХ-15.

2. Коррозионно-стойкие стали:

18ХГ, 2Х13, ВЧС-2, ВНС-15.

3. Алюминиевые сплавы:

ВАЛ-10, АЛ19, АЛ34, АЛ5, АЛ-7, АЛ-9, АЛ-22.

4. Магниевые сплавы (для крышек, корпусов, распределительных устройств):

МЛ5, МЛ8-Т6, МЛ-10Т6, Т4, Т6, М15.

5. Титановые сплавы (в гироскопии):

ВТ-5Л, ВТ-20Л, ВТ-6Л, ВТ-3, ВТ-9, ВТ-22, ОТ-4.

6. Электротехнические стали (для магнитопроводов)

Название Элемента	Обозначение
Ниобий Nb	Б
Вольфрам W	В
Марганец Mn	Г
Медь Cu	Д
Кобальт Co	К
Бериллий Be	Л
Молибден Mo	М
Никель Ni	Н
Кремний Si	С
Титан T	Т
Ванадий V	Ф
Хром Cr	Х
Алюминий Al	Ю
Цирконий Zr	Ц
Бор B	Р
Фосфор P	А

Буква А – высококачественная улучшенная сталь.

Исключение немагнитные стали:

ЭИ-702 – для осей гиродвигателей;

ЭИ-643 – высокопрочная жаропрочная сталь.

Электротехнические материалы.

1. Магнитные материалы.

2. Проводники.

3. Изоляционные материалы.

4. Конструкционные материалы.

6. Магнитные материалы

Природа этих материалов позволяет существенно усилить магнитное поле в активных частях устройств. В природе существуют всего 3 элемента, которые являются ферромагнетиками: железо, кобальт, никель.

Магнитные характеристики ферромагнетиков.

Кривая намагничивания на постоянном токе характеризует процесс изменения магнитного состояния материала.

_{ - магнитная проницаемость.}

,[Гн/м].

Она меняется от разных параметров.

µ₀- магнитная проницаемость вакуума.

µ₀ = 410^-7 [Гн/м].

t _Кюри (сталь) = 768 ºC

t _Кюри (никель) = 358 ºC

t _Кюри (кобальт) =1631 ºC

µ зависит от внутреннего напряжения наклёпа (Δ).

При увеличении внутренних напряжений µ резко падает, а коэрцитивная сила возрастает.

Чтобы восстановить начальные магнитные свойства материала его необходимо подвергнуть отжигу.

Все ферромагнитные материалы характеризуются остаточным магнетизмом, проявляющимся при намагничивании в виде петли гистерезиса.

Н _с – коэрцитивная сила

Магнитные материалы делятся на:

• магнитомягкие (узкая петля гистерезиса, низкая Нс , высокая µ);

• магнитотвёрдые (широкая петля гистерезиса, высокая Нс , низкая µ).

При намагничивании ферромагнетиков в магнитном поле наблюдаются потери энергии, проявляющиеся в виде тепла:

• динамические потери (от токов Фуко);

• потери на гистерезис.

Динамические потери зависят от активного сопротивления ферромагнетика, при увеличении сопротивления они (потери) уменьшаются.

Потери при перемагничивании (на гистерезис) пропорциональны площади, ограниченной петлёй.

Для уменьшения динамических потерь сердечники шихтуют из тонких листов стали, изолированных друг от друга.

Уменьшить потери на гистерезис можно, применив сталь с узкой петлёй гистерезиса.

Отношение динамических потерь к потерям на гистерезис составляет 60% к 40 %.

Магнитомягкие материалы.

Магнитомягкие материалы наиболее широко используются, т.к. имеют низкое значение магнитных потерь. Используется тонкая листовая электротехническая сталь, технически чистое железо, железо-никелевые сплавы, ферриты, асиферы.

Тонкая листовая электротехническая сталь.

Тонкая листовая электротехническая сталь - сплав железа с небольшим количеством кремния (до 4,8 %), выплавляется в мартеновских печах со специальным режимом.

Листы получают прокаткой в горячем (горячекатаная сталь) и относительно холодном состоянии (холоднокатаная сталь), существует аморфная сталь с уменьшенными потерями.

Холоднокатаная сталь получается прокаткой с большим усилием на вальцах в атмосфере водорода, что освобождает сталь от кислорода и углерода, которые снижают магнитные свойства вещества. Кристаллы в решетке увеличиваются и располагаются так, что их рёбра ориентируются в направлении прокатки – такие стали называются текстурованные или анизотропные. Их магнитные свойства вдоль прокатки много больше, чем в других направлениях, также больше магнитных свойств горячекатаных сталей.

Электротехническая сталь выпускается в виде тонких листов: длина 720 мм ÷ 2 м или «бесконечная» рулонная, ширина 240 мм ÷ 1 м, толщина: 0,1 ; 0,2 ; 0,28 ; 0,35 ; 0,5 и 1 мм, более распространенная толщина листов – 0,35 и 0,5 мм.

Магнитотвёрдые материалы.

Магнитотвёрдые материалы используются для изготовления:

• постоянных магнитов;

• роторов синхронных машин;

• статоров машин постоянного тока.

Магнитотвёрдые материалы характеризуются высокой Н_с , остаточной В₀ , широкой (прямоугольной) петлёй гистерезиса.

Самый лучший магнит - самарий-кобальт.

7. Проводники

В качестве проводников используются в основном чистые металлы, иногда сплавы с высокой проводимостью. Обычно проводники обладают проводимостью электронного типа.

Все вещества в природе делятся на три группы.

1. проводники ( = 10⁶ ,1/Ом м);

1. полупроводники ( = 1, 1/Ом м);

2. диэлектрики ( = 10^-6 ,1/Ом м).

Свойства проводников характеризуются следующими параметрами:

• удельное сопротивление

Ом м;

• активное сопротивление

R=ls (Ом м),

где f (t, % состав чистоты материала) – удельное сопротивление

(t)_T-T₀,

гдетемпературный коэффициент

__T-T₀.

 8. Сверхпроводимость

Некоторые проводники, находясь под действием очень низких температур, полностью теряют активное сопротивление. Это явление называется сверхпроводимостью.

R, Ом

T, ^оK

Сверхпроводники делятся на две группы.

1. Низкотемпературные сверхпроводники (НТСП).

2. Высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП).

НТСП имеют сверхпроводимость при температуре жидкого гелия, ВТСП имеют сверхпроводимость при температуре жидкого азота.

Алюминий (Al) переходит в сверхпроводимое состояние при Т=1,2^о К.

Олово (Sn) – при Т=3,7 ^оК.

Свинец (Pb) – при Т=7,2 ^оК.

Сплав ниобия с оловом (Nb₃Sn) – при Т=18 ^оК.

К низкотемпературным сверхпроводникам (НТСП) относятся следующие сплавы: NbTi, Nb₃Sn, V₃Ga, Nb₃Al-Ge, PbMo₆S₆ :

I=10 А / мм² ,

В=10…15 Тл.

К высокотемпературным сверхпроводникам (ВТСП) относятся: керамики на основе Y-Ba-Cu-O (+Bi и Tl):

I=до 100 А /мм² ,

В=5 Тл.

Криорезистивные провода.

Криорезистивные провода делают на основе сверхпроводящих в определённых условиях материалов. Например, сопротивление чистого алюминия снижается более, чем в 1000 раз при температуре жидкого водорода и неона.