59. Магнитомягкие материалы. Свойства, применение.

Характерными свойствами магнитомягких материалов являются: Способность намагничиваться до насыщения даже в слабых полях (высокая магнитная проницаемость).Малые потери на перемагничивание.

Низкочастотные магнитомягкие материалы

Основным компонентом большинства магнитных материалов является железо. Чистое железо в элементарном виде – это типичный магнитомягкий материал, магнитные свойства которого зависят от содержания примесей, от структуры материала, размера зерен, наличия механических напряжений.

1. Технически чистое железо – количество примесей менее 0,05%.

М.б. электролитическое – получают методом электролиза раствора сернокислого или хлористого железа.

Карбонильное – получают термическим разложением пентакарбонила железа

Fe(CO)₅ = Fe + 5 CO при t = 200⁰С

2. Электротехнические стали – сплав железа с кремнием Si = (0,5 – 5)%

μ_мак до 8000 , Н_s = 10 – 65 А/м.

Введение кремния увеличивает удельное сопротивление, т.е. снижает потери на вихревые токи. Кроме того, кремний способствует выделению углерода в виде графита, а также почти полному раскислению стали за счет химического связывания кислорода в SiО₂, который выделяется из расплава в виде шлака. Более 5 % Si не вводят, т.к. ухудшаются механические свойства стали:

1. хрупкость;

2. ломкость.

Это особенно важно при штамповке.Этот материал – основной магнитомягкий материал массового потребления (до 1 кГц)

3. Пермалои – сплав железа с никелем: высоконикелевые пермалои 72-80% Ni, низконикелевые пермалои 40-50% Ni - меньше стоимость, но магнитные характеристики хуже

Высокониклевые μ_нач до 100000, μ_мак до 300000, , Н_s = 0,5 - 5 А/м

Низконикелевые μ_нач до 4000, μ_мак до 60000, , Н_s = 10 - 30 А/м

Недостатки пермалоев:

1. Высокая чувствительность к механическим воздействиям.

2. Резкая зависимость магнитных свойств от режимов термообработки.

3. Зависимость свойств от частоты.

4. Относительно высокая стоимость, дефицитность отдельных компонентов (прежде всего никеля), необходимость проведения сложного отжига после механической обработки.

4. Альсиферы – сплав Fe, Si, Al.

Оптимальный состав: Si – 9,5%, Al – 5,6%, остальное Fe.

μ_нач = 35000, μ_мак = 117000, , Н_s = 1,8 А/м

Этот сплав отличается твердостью и хрупкостью (можно использовать в качестве порошка – магнитодиэлектрики гибкие магнитные материалы).

Применение:

• магнитные экраны;

• корпуса приборов (хрупкость ограничивает применение);

• в виде порошка – наполнителя для использования высокочастотных сердечников.

При работе перечисленных материалов в переменных полях появляются потери на вихревые токи.

Для их уменьшения:

1. Увеличение собственного сопротивления материала, за счет введения примесей Si, Cr, Mn.

2. Использование листовых конструкций. Листы часто покрывают лаком. Чем тоньше лист, тем выше сопротивление и меньше потери на вихревые токи.

Введение примесей и уменьшение толщины материала (увеличение давления при прокатке усиливает деформацию кристаллической решетки) приводят к увеличению потерь на гистерезис. Поэтому при введении примесей и определении толщины материала необходимо исходить из минимума суммы потерь P_Г + P_f.