Магнітні матеріали спеціального призначення

1.Матерiали з ППГ

Ступiнь прямокутностi петлi гiстерезiса характеризується коефiцiєнтом прямокутностi:

a = B_r/B_max,

де B_r – залишкова магнiтна iндукцiя, яка вiдповiдає максимальному значенню магнiтної iндукцiї В_max .

Для iдеальноi ППГ : a = 1, для матерiалiв якi застосовуються на практицi: a = 0,85 – 0,98.

Серцевина з матерiалу у якого iдеальна ППГ має два стiйких магнiтні стани, якi вiдповiдають додатньому та вiд’ємному значенням статичної магнiтної iндукцiї, та тому являють собою магнiтний елемент для збереження та обробки двiйкової iнформацii.

Застосовуються двi групи матерiалiв з ППГ: ферити та пермалої мiкронного прокату. Найбiльше застосування з феритiв з ППГ мають ферити магнiймарганцевої системи.

Серцевини з мiкронного прокату вигiдно вiдрiзняються вiд феритових своєю температурною стабiльнiстю та кращими магнiтними властивостями.

 

2. СВЧ ферити

 

Ферити для пристроїв СВЧ використовуються для роботи в діапазонi частот вiд сотень до десяткiв тисяч МГц.

Для передачi елетромагнiтної енергiї такої частоти використовуються хвильоводи - порожнисті металiчнi труби рiзної конфiгурацiї, частiше з прямокутною чи круглою формою поперечного перерiзу.

Феритовий елемент, розмiщений всерединi хвильовода, називається феритовою вставкою. Вставка з феритiв СВЧ виготовляється у виглядi пластин, дискiв та цилiндричних стержнiв.

Промисловiсть випускає бiльш нiж 50 марок полiкристалiчних феритiв СВЧ (гранiти, магнiєвi та нiкелевi ферити, магнiєвi фероалюмiнати, нiкелевi та магнiєвi ферохромати), та декiлька марок монокристалiв.

 

3. Магнітострикційні матеріали

 

Магнітострикційні матеріали (МСМ)- феромагнітні метали та сплави, а також ферити, які мають добре виражені магнітострикційні властивості та використовуються для виготовлення акустичних перетворювачів.

Сутність прямого ефекту магнітострикції полягає у тому, що під дією зовнішнього магнітного поля відбувається деформація тіл. Зворотній ефект полягає у тому, що при деформації магнітопроводу за допомогою змінної зовнішньої сили у обмотці магнітострикційного перетворювача при умові холостого ходу (I=0) наводиться е.р.с.

Магнітострикційний перетворювач являє собою сердечник із магнітострикційного матеріалу з нанесеною на нього обмоткою. Таким перетворювачем користуються: у гідроакустиці для локації; ультразвуковій технології в якості джерел потужного ультразвука, наприклад, для очищення медичних інструментів; акустоелектрониці в якості випромінювачів та приймачів звуку, фільтрів, резонаторів, стабілізаторів частоти; у різних галузях техніки для вимірювань і контролю в якості датчиків коливань.

Найбільше поширені металічні МСМ - нікель та сплави на його основі, а також залізокобальтові та залізоалюмінієві сплави. Їх використовують в полікристалічній формі та виготовляють за звичайною металургічною технологією, шляхом прокатки у вигляді смуг 0,1 - 0,3 мм для зменшення втрат на вихрові струми.

До феритових МСМ відносяться:

а) ферити нікелю та тверді розчини на його основі;

б) ферити зі структурою гранату (ферит ітрію);

Ферити групи (а) використовуються у вигляді полікристалічної кераміки; ферити групи (б) вирощуються із розплавів у вигляді монокристалів.

 

1. МЕТАЛІЧНІ МАГНІТОСТРиКЦІйні МАТЕРІАЛИ

Нікель має високі магнітострикційні та механічні властивості та високу корозійну стійкість. Недоліки: низький електричний опір. Домішки кобальта суттєво підвищують динамічні характеристикі нікелю та знижують втрати на гістерезіс, а домішки хрому чи кремнію підвищують його опір. Приймачі та випромінювачі звуку, виготовлені із сплавів на основі нікелю, мають велику чутливість та ефективність. Слід зауважити, що введення додомішків до нікелю знижує магнітострикцію насищення нікелю, тобто, його граничну інтенсивність випромінювання.

Магнітострикція: - відносна зміна розміру l зразка в магнітному полі.

Сплав пермендюр 49КФ (49 % кобальта, 2 % -ванадію, інше - залізо). володіє великими значеннями та В_s, має високі динамічні магнітострикційні та магнітні характеристики, та відносно великий електроопір. Гранична інтенсивність у нього в 4 рази більше ніж у нікелю. Додаткові переваги – можливість роботи при залишковій намагніченності, висока температура Кюрі. Недоліки – пермендюр підлягає корозії у воді і незручний у обробці із-зі малої пластичності.

Залізо-алюмінієві сплави мають високу температуру Кюрі, високий електроопір, добрі динамічні магнітострикційні характеристики. Недоліки: корозійна нестійкість та підвищена хрупкість. Найбільш широко застосовується сплав алфер (12-14% алюмінію, інше - залізо).

2. Феритові МСМ

Феритові МСМ практично не мають втрат на вихрові струми, тобто, не мають обмежень за частотним діапазоном. Можливість використання монолітних сердечників спрощує технологічно виготовлення перетворювачів із феритів. Основний недолік: мала гранична інтенсивність випромінювання та мала амплітуда коливань. У зв'язку з цим ферити знаходять використання як матеріали для акустичних фільтрів, де не потрібна велика амплітуда коливань.

В акустоелектроніці, в СВЧ діапазоні (10-1000МГц), знаходять застосування монокристалічні ферити – гранати на основі рідкоземельних елементів.