Классификация магнитных материалов

Магнитные материалы делят на слабомагнитные и сильномагнитные.

К слабомагнитным относят диамагнетики и парамагнетики.

К сильномагнитным – ферромагнетики, которые, в свою очередь, могут быть магнитомягкими и магнитотвердыми. Формально отличие магнитных свойств материалов можно охарактеризовать относительной магнитной проницаемостью.

Диамагнетиками называют материалы, атомы (ионы) которых не обладают результирующим магнитным моментом. Внешне диамагнетики проявляют себя тем, что выталкиваются из магнитного поля. К ним относят цинк, медь, золото, ртуть и другие материалы.

Парамагнетиками называют материалы, атомы (ионы) которых обладают результирующим магнитным моментом, не зависящим от внешнего магнитного поля. Внешне парамагнетики проявляют себя тем, что втягиваются в неоднородное магнитное поле. К ним относят алюминий, платину, никель и другие материалы.

Ферромагнетиками называют материалы, в которых собственное (внутреннее) магнитное поле может в сотни и тысячи раз превышать вызвавшее его внешнее магнитное поле.

Любое ферромагнитное тело разбито на домены – малые области самопроизвольной (спонтанной) намагниченности. В отсутствие внешнего магнитного поля, направления векторов намагниченности различных доменов не совпадают, и результирующая намагниченность всего тела может быть равна нулю.

2. Какие магнитомягкие материалы имеют высокое значение магнитной проницаемости в слабых магнитных полях?

Магнитомягким называют магнитный материал с коэрцитивной силой по индукции не более 4 кА/м (ГОСТ 19693—74). Магнитомягкие материалы имеют высокое значение начальной магнитной проницаемости, способны намагничиваться до насыщения и в слабых полях. Используются в основном для изготовления магиитопроводов переменного магнитного поля. Применяются в электромашиностроении, трансформаторостроении, в электротехнической и радиотехнической промышленности, измерительной технике, системах автоматики и телемеханики, вычислительной технике. К магнито-мягким материалам относят ферромагнитное особо чистое железо, низкоуглеродистые электротехнические стали (нелегированные и кремнистые), прецизионные низкокоэрцитивные сплавы на железной и железоиикеле-вой основе, порошковые ферро- и ферримагнитные и композиционные

3. Каково влияние кремния на свойства электротехнической стали?

!!!!! увеличивает удельное сопротивление стали.!!!!

Кремний оказывает влияние на структуру, и магнитные свойства стали, увеличивает удельное сопротивление, снижает потери на вихревые токи, уменьшает потери на гистерезис и увеличивает магнитную проницаемость. С повышением содержания кремния происходит выклинивание - области. Повышение содержание кремния в стали, повышает предел текучести, предел прочности, твердость и хрупкость, что затрудняет холодную прокатку стали. Обычно содержание кремния в электротехнических сталях составляет 0,8-3,2%. Кремний является единственным элементом, вводимым в трансформаторную сталь с целью улучшения электротехнических свойств железа, поэтому в маркировке отражается его содержание. Наличие кремния увеличивает магнитную проницаемость и электросопротивление стали, понижает коэрцитивную силу, уменьшая тем самым потери и на перемагничивание и на вихревые токи. Все другие элементы, за исключением фосфора, отрицательно влияют на электротехнические свойства железа. Поэтому технология выплавки и передела электротехнических сталей строится таким образом чтобы в готовом листе при значительном количестве кремния содержалось как можно меньше других примесей. Содержание кремния в электротехнических сталях обычно составляет 0,8—4,5%. Более высокие концентрации кремния не применяют, так как, уменьшая потери и увеличивая магнитную проницаемость, кремний одновременно отрицательно влияет на величину магнитного насыщения и технологическую пластичность стали.

4. Чем различаются свойства высоконикелевого и низконикелевого пермаллоев? Какова природа этих различий?

Различают две основные группы пермаллоев: низконикелевые (40-50% Ni; типичный представитель — перменорм) и высоконикелевые (70-83% Ni). Термическая обработка высоконикелевых пермаллоев сложнее, чем низконикелевых.

Индукция насыщения высоконикелевых пермаллоев почти в два раза ниже, чем уэлектротехнической стали, и в полтора раза ниже, чем у низконикелевых пермаллоев. Магнитные проницаемости высоконикелевых пермаллоев в несколько раз выше, чем у низконикелевых и намного превосходит проницаемости электротехнических сталей. Удельное сопротивление высоконикелевых пермаллоев почти в три раза меньше, чем у низконикелевых, поэтому при повышенных частотах предпочтительнее использовать низконикелевые пермаллои. Для достижения высокой m и низкой H_c высоконикелевые пермаллои подвергают резкому охлаждению. Магнитная проницаемость пермаллоев сильно снижается с увеличением частоты, причем тем резче, чем больше ее первоначальное значение. Это объясняется возникновением в материале заметных вихревых токов из-за небольшого удельного сопротивления.

5. Почему ферриты с высокой начальной магнитной проницаемостью обладают невысокой точкой Кюри?

НЕ знаю. Сань, глянь.

6. Каковы частотные характеристики высокопроницаемых и низкопроницаемых ферритов?

ТОЖЕ НЕ ЗНАЮ что писать.

7. В чем сходство и различие магнитных свойств ферритов и ферромагнетиков?

Ферримагнетики имеют доменную структуру, состоящую из двух или более подрешеток, связанных антиферромагнитно (антипараллельно). Поскольку подрешетки образованы атомами (ионами) различных химических элементов или неодинаковым их количеством, они имеют различные по величине магнитные моменты, направленные антипараллельно. В результате появляется отличная от нуля разность магнитных моментов подрешеток, приводящая к спонтанному намагничиванию кристалла. Таким образом, ферримагнетики можно рассматривать как нескомпенсированные антиферромагнетики (у них магнитные моменты атомов не компенсированы). Свое название эти материалы получили от ферритов — первых некомпенсированных антиферромагнетиков, а магнетизм ферритов назвали ферримагнетизмом. У ферритов доменная структура, как и у ферромагнетиков, образуется при температурах ниже точки Кюри. К ферритам применимы все магнитные характеристики, введенные для ферромагнетиков. В отличие от ферромагнетиков, они имеют высокое значение удельного сопротивления, меньшую величину индукции насыщения, более сложную температурную зависимость индукции. Ферромагнетизм в металлах объясняется наличием обменного взаимодействия, которое образуется между соприкасающимися атомами, а также взаимной ориентацией спиновых магнитных моментов. В ферримагнетиках магнитные моменты ионов ориентированы антипараллельно, и обменное взаимодействие происходит не непосредственно, а через ион кислорода О²⁻. Такое обменное взаимодействие называют косвенным обменом или сверхобменом. Оно усиливается по мере приближения промежуточного угла от 0° к 180°.

8. Каково строение магнитодиэлектриков и в каких целях они используются?

Магнитодиэлектрики состоят из мелкоизмельченного ферромагнетика (альсифер, карбонильное железо или пермаллой) частицы которого изолированы и скреплены немагнитным материалом (бакелит, полистирол, шеллак, жидкое стекло).

МАГНИТОДИЭЛЕКТРИКИ - ферромагнитные порошки (пермаллой и др.), смешанные с диэлектриками (смола, пластмасса и т. п.) и спрессованные при высокой температуре в монолитную массу. Имеют большое удельное электрическое сопротивление и малые потери на вихревые токи. Применяются в технике ВЧ для изготовления магнитопроводов, сердечников катушек индуктивности и т. п.

9. Какие магнитные материалы обладают прямоугольной петлей гистерезиса? Каково их основное применение?

Материалы обработанные особым образом.

С кристаллографической или магнитно структурой.

Сердечники магнитопроводов. Ферриты с ППГ применяют в вычислительной технике.

10. Какие физические эффекты лежат в основе применения СВЧ-ферритов?

Явления Фарадея и ферромагнитного резонанса.

11. Какие материалы обладают сильно выраженной магнитострикцией? Приведите примеры практического использования этого явления.

Используются для изготовления звуковых и ультразвуковых излучателей. Линии задержки в цепях.

49К2Ф, 65К, 14Ю, 12Ю.

Дата добавления: 2015-10-21