Фізична сутність намагнічування.

Рис. Основна крива намагніченості феромагнетиків.

В точці 0 – магнітні домени компенсують один одного і намагніченість дорівнює нулю: J = 0 , Н = 0.

при Н0

змінюється орієнтація магнітних доменів.

Один з доменів починає зростати по мірі збільшення магнітного поля. Саме той домен буде зростати, який найбільш вигідно орієнтований напрямку магнітного поля, решта – починає зменшуватися.

а – область ступінчатого зростання намагніченості в середині домену. В цій області намагніченість частково обернена.

а в – необмежені зміщення границь між доменами, тобто назад ці явища вже не повертаються. На а в всі домени вистроюються в один домен.

витрати енергії при цьому переходять в тепло.

в- відбуваються процеси обертання магнітних моментів доменів до спів падання з лініями зовнішнього магнітного поля

Н

с – намагніченість вже практично не зростає. Спостерігається намагніченість насичення.

Проводимо розмагнічування феромагнетику :

- індукція насичення

- намагніченість насичення

- максимальна напруженість магнітного поля при якому відбувається насичення.

При знятті величини зовнішнього магнітного поля (Н) при розмагнічуванні феромагнетику крива зміни магнітної індукції ( або намагнічування) не співпадає з основною кривою намагнічування. По мірі зменшення магнітного поля крива магнітної індукції буде пересікати осі координат.

- відповідає залишковій індукції феромагнетику.

При зростанні величини поля в протилежному напрямку ми знову досягнемо максимуму , але з іншого боку, тобто має місце гістерезисну.

Величина напруженого магнітного поля, що відповідає залишковій індукції , яка дорівнює нулю в цій точці називається коерцитивною силою. Ось в чому полягає намагніченість і поведінка феромагнетику.

11. Петля гістерезису.

Петля гистерезиса - в том случае, когда переход из начального состояния в конечное происходит по одному пути, а из конечного в начальное - по другому и в любой своей точке (кроме начала и конца) первый и второй пути имеют разное значение, возникает эффект называемый петлей гистерезиса. Графически для сегнетоэлектрика это выглядит так: где Р - это поляризация материала, а E - напряженность электрического поля. При следовании по пути из точки 1 в точку 2 достигается такое критическое значения поляризации (поляризация насыщения), что возврат в исходное состояние по тому же пути для сегнетоэлектрика становится невозможным. Чем больше зазор между первым и вторым путем, тем лучше - тем однозначнее определение значения бинарного кода записанного в ячейке. Поляризация насыщения - поляризация, при которой все дипольные моменты сегнетоэлектрика ориентируются вдоль вектора поля, при этом сегнетоэлектрик изменяет свои физические свойства. Коэрцитивное напряжение - это значение электрического поля, при котором поляризация материала становится равным 0. Усталость материала (fatigue) - изменение значения поляризации сегнетоэлектрика в сторону уменьшения в процессе эксплуатации материала, то есть в цикле запись/перезапись. Отпечаток заряда (imprint) - постепенный переход диэлектрика в одно из своих устойчивых состояний при длительном нахождении в этом состоянии Старение материала - деградация поляризационных параметров (остаточная поляризация Pr и поляризация насыщенности P0) с течением времени.

11. Магнітотверді та магнітом’які матеріали.

Магнітом’які матеріали(МММ) повинні мати високу магнітну проникність,малу коерцитивну силу,велику індукцію насичення,вузьку петлю гістерезиса,малі магнітні втрати. МММ можна розділити на слідуючі групи:технічно чисте залізо(низьковуглицева сталь);кремниста електротехнічна сталь;сплави з високою початковою магнітною проникністю;сплави з великою індукцією насичення,ферити. Технічно чисте залізо(низьковуглицева сталь); Залізо являє собою магнітом’який матеріал, якого сильно залежать від вмісту домішок. Технічно чисте залізо містить небільше 0.1% вуглецю,сірки,марганцю та інших домішок і володіє порівняно малим питомим електричним опором,що обмежує його застосування.Використовується в основному для магнітопроводів постійних магнітних потоків і виготовляється рафінуванням чавуну в мартенівських печах. Електролітичне залізо утримується в процесі електролізу сірчанокислого або хлористого заліза.Воно використовується в постійних полях. Карбонільне залізо отримують у вигляді порошку розкладом пентакарбонілу заліза Fe(CO)5.Його зручно використовувати для виготовлення сердечників,працюючих на високих частотах.

11. Структурно чутливі та структурно не чутливі фізичні величини, що характеризують магнітне поле у середовищі. Застосування вимірювання цих величин в металознавстві.

Всі магнітні характеристики поділяються на дві групи :

1. структурно-чутливі характеристики

до них відносяться : магнітне сприйняття, магнітна проникливість, коерцитивна сила, залишкова індукція, магнітний момент.

Ці характеристики залежать від структури металу, а саме : від величини зерна, від викривлення кристалічної гратки (дефектів), від способу одержання сплаву, від його механічної або термічної обробки.

Чим більше включень і домішок в сплаві, чим дрібніше зерно, тим більш викривлена гратка, тобто тим більше енергії витрачається на розмагнічування і перемагнічування, тобто тим більше і .

2)структурно-нечутливі

не залежать від структури. До них відносяться : індукція насичення, а також намагніченість.

Намагніченість насичення сплаву лінійно складається з інтенсивностей намагнічення окремих фаз і залежить від кількості феромагнітної фази в сплаві.

Окремо від І-ої і ІІ-ої групи властивостей стоїть точка Кюрі. Вона є функцією складу сплаву.

На аналізі цих властивостей побудовано вибір магнітних сплавів з особливими магнітними властивостями. Вони поділяються на дві групи :

1. магніто-м’які сплави

2. магніто-тверді сплави

Перша група сплавів, тобто магніто-м’які сплави охоплюють цілий ряд електро – технічних і трансформаторних сталей

Э – 1 ; Э – 2 (кремнію від 0.8 до 2.8 % )

Э – 3 ; Э – 4 (кремнію від 2.8 до 4.8 % ) .

Це означає в трансформаторних сталей дуже мала величина коерцитивної сили, тому петля гістерезисну для них дуже вузька.

В

Н

Також відноситься пермалой ( система Fe – Ni ), в якій Ni до 78.5 % і ряд інших сплавів.

Магніто – тверді сплави мають дуже велику коерцитивну силу. До них відносяться : заевтектоїдні сталі,

загартовані сталі,

сталі, які леговані Mo, Cr, W

Fe – C – W - називаються ковкі магніти

Fe – Ni – Co - називаються нековкі магніти

В, Тл В

-0.1 0.1 0.2 0.3 Н, -0.1 0.1 0.2 0.3 Н

Рис. магніто-м’які сплави Рис. магніто-тверді сплави