1.4. Магнитомягкие и магнитотвердые магнитные материалы

Различают магнитомягкие и магнитотвердые магнитные материалы. Магнитомягкие материалы характеризуются значительными магнитной проницаемостью, индукцией насыщения, малой коэрцитивной силой (не более 4 кА/м) и, следовательно, узкой петлей гистерезиса. К магнитомягким материа­лам относятся технически чистое железо, электротехнические стали сплавы же­леза с углеродом, кремнистые стали ( содержат 0,55% кремния), пермаллой -сплав железа с никелем с добавками других металлов, магнитомягкие ферриты - системы окислов железа, цинка, никеля, марганца и некоторых других метал­лов, магнитодиэлектрики - мелкодисперсные порошки высокопроницаемых материалов на основе карбонильного железа (Р10, Р20, .., Р100 и др.), альсифера (ТЧ-90, ТЧК-55), пермаллоев (П-250, П-160, …), ферритов (НМ-5) в неферромаг­нитной связке.

Магнитотвердые материалы, напротив, имеют большую коэрцитивную си­лу, высокие значения объемной плотности энергии, малую магнитную прони­цаемость. К магнитотвердым материалам относятся стали с высоким содержа­нием углерода (ЕХЗ, ЕВ6, ЕХ5К5), алнико - сплавы железа с алюминием, нике­лем, кобальтом, магнитотвердые ферриты, викаллой - сплав железа с ванадием, соединения на основе редкоземельных элементов - самария, празеодима и др.

Кроме указанных групп магнитных материалов, все большее распростра­нение в технике находят магнитные материалы с цилиндрическими магнитны­ми доменами, магнитострикционные, тонкопленочные, аморфные магнитные материалы, магнитные жидкости.

В качестве исследуемых материалов в данной лабораторной работе пред­ставлены пермаллой и феррит.

Пермаллой - это железоникелевый сплав, обладающий значительно большой начальной магнитной проницаемостью в области слабых полей. Раз­личают высоконикелевые (70 - 83% Ni) и низконикелевые (40 - 50% Ni) пер­маллои. Основные магнитные свойства и удельное сопротивление сплавов же­лезо - никель зависят от содержания никеля. Наибольшим значением макси­мальной магнитной проницаемости обладает сплав, содержащий 78,5% Ni.

Магнитные свойства пермаллоев чувствительны к внешним механическим напряжениям, зависят от химического состава и наличия инородных примесей в сплаве и очень резко меняются от режимов термообработки материалов.

Для придания сплавам необходимых свойств в состав пермаллоев вводят добавки. Молибден и хром повышают удельное сопротивление и начальную магнитную проницаемость пермаллоев и уменьшают чувствительность к де­формациям. Но одновременно с этим снижается индукция насыщения. Медь увеличивает постоянство магнитной проницаемости в узких интервалах напря­женности магнитного поля, повышает удельное сопротивление и температур­ную стабильность, а также делает сплавы легко поддающимися механической обработке. Кремний и марганец в основном только увеличивают удельное со­противление пермаллоев.

Пермаллои применяются для изготовления сердечников малогабаритных силовых трансформаторов, дросселей, реле и деталей магнитных цепей, рабо­тающих при повышенных индукциях без подмагничивания или с небольшим подмагничиванием. Тонкие ленты из пермаллоев различных марок используют в качестве материала для ячеек памяти в устройствах вычислительной техники.

Ферриты представляют собой магнитную керамику с незначительной электронной электропроводностью. Большое удельное сопротивление, превы­шающее сопротивление железа в 10⁶ – 10¹¹ раз, а значит, и относительно не­большие потери энергии в области повышенных и высоких частот наряду с достаточно высокими магнитными свойствами обеспечивают ферритам самое широкое применение при повышенных и высоких частотах.

Ферриты имеют относительно большую диэлектрическую проницаемость, зависящую от частоты и состава ферритов. С повышением частоты диэлектри­ческая проницаемость ферритов падает.