13. Сплавы алюминия. Применение.

Алюминий практически не реагирует с водой и серой, но реагирует с серной кислотой. К достоинствам алюминия относятся: высокая электропроводность и теплопроводность (218 Вт/(м·К)); высокая стойкость к окислению; низкая плотность, в 3,3 раза меньше, чем у меди. (масса медного провода будет в два раза выше, чем масса алюминиевого при одном и том же сопротивлении, но диаметр алюминиевого провода будет в 1,3 раза больше, чем диаметр медного провода); легко подвергается анодированию (используется для создания оксидных конденсаторов и цветных покрытий на алюминиевых конструкциях в строительстве); недефицитность. Недостатки алюминия: низкая механическая прочность; алюминий нельзя подвергнуть пайке и сварке обычными способами (с помощью оловянно-свинцовых припоев); алюминиевые провода требуют большого количества электрической изоляции, (при одном и том же токе диаметр алюминиевого провода в 1,3 раза больше медного). Применение алюминия: для монтажных проводов, для силовых электрических кабелей; для изготовления оксидных конденсаторов; для изготовления CD- и DVD-дисков; в ЛЭП в композиции со стальным проводом. Сплавы алюминия. Цель создания сплавов из алюминия это повышение механической прочности. Сплавы делятся на литейные и деформируемые (способные растягиваться). Дюралюминий (дюраль). Название сплава произошло от лат. «durus» — твердый. Дюраль состоит из Al, меньше 5 % Cu и меньше 2,5 % Mn. Предел механической прочности на разрыв дюраля составляет 300 МПа, но электропроводность дюраля много меньше, чем алюминия. Алдрей. Данный сплав состоит из Al, 1 %(Mg + Si) и (0,2 – 0,3) %Fe. Предел механической прочности на разрыв алдрея составляет 350 МПа. Удельное электрическое сопротивление при 20 °С равно 3,2·10^{- 8} Ом·м, то есть этот сплав имеет относительно высокую электропроводность при относительно высокой механической прочности. Применение алюминиевых сплавов: авиастроение; судостроение; автомобильная промышленность; строительство; емкости для жидкостей (например, канистры для бензина).

13. Магнитные материалы. Магнитомягкие материалы.

Критерием для классификации является величина относительной магнитной проницаемости, обозначаемая согласно ГОСТ 1494−77 символом μ_r. (Далее в тексте с целью упрощения нижний индекс r (от английского слова relative – относительный) не используется). Относительная магнитная проницаемость определяется следующим выражением:,где В – магнитная индукция, (Тл); Н – напряженность магнитного поля, (А/м); μ₀ = 4π·10^-7 Гн/м – магнитная постоянная. Магнитомягкие: μ >> 1 (до 10⁶), Нс ≤ 800 А/м Эти материалы легко намагничиваются и также легко размагничиваются в магнитном поле. Применение: магнитопроводы (например, сердечники трансформаторов, магнитопроводы в электрических машинах, дросселях, реле и др.). Типичные представители:1. Железо с содержанием более 99,9 % Fe. Относительная магнитная проницаемость (μ) и коэрцитивная сила (Н_с) зависят от содержания примесей, термо- и механической обработки. Как магнитомягкий материал железо используется не в виде пластин и листов, а применяется в порошкообразном виде, который бывает двух типов: Электролитическое железо:2FeCl₃ (электролиз) 2Fe (порошок) + 3Cl₂. Карбонильное железо:Fe(CO)₅ (пентакарбонил железа) Fe + 5 CO. Сплавы: Пермаллоевые сплавы обладают высокой проницаемостью (μ ≈ 10⁵) и изготавливаются промышленностью в широком ассортименте в рамках составов:Fe + (3580) % Ni + легирующие добавки (Mn, Cr, Si, Co).Супермаллой. μ = 2·10⁶.Fe + ≥ 80 % Ni + ≈ 5 % (Mn + Mo), где Мо – молибден. Недостаток пермаллоев и супермаллоя в том, что это дорогие сплавы из-за высокого содержания никеля (Ni).Альсифер (алюминий (Al), кремний (Si) и железо (Fe)). μ ≈ 10⁵.Сплав не содержит никеля, и поэтому более дешевый, чем пермаллои.Состав сплава: 6 % Al + 10 % Si + Fe. Недостаток данного сплава в том, что он хрупкий, поэтому применяется в виде порошка.

Магнитодиэлектрик – композиционный материал (рис. 211), состоящий из диэлектрической матрицы и магнитомягкого порошкообразного наполнителя. Диаметр частиц магнитомягкого наполнителя 1 – 100 мкм. В качестве матрицы применяются: органические вещества (полимеры) и неорганические вещества (керамика, жидкое стекло (SiO₂ + m·Na₂O)). Магнитодиэлектрики обладают высоким удельным сопротивлением, что определяется диэлектрической матрицей. Этот материал может применяться на высоких и сверхвысоких частотах. Недостаток – низкая магнитная проницаемость (μ ≈ 100 – 200). Магнитомягкие ферриты МеО·Fe₂O₃:

Марганец−цинковый феррит: MnO + ZnO + Fe₂O₃

Никель−цинковый феррит: NiO + ZnO + Fe₂O₃ f_раб , Гц

Литий−цинковый феррит: Li₂O + ZnO + Fe₂O₃

Магниевый феррит: MgO + Fe₂O₃