Principalele caracteristici ale materialelor magnetice, clasificarea materialelor magnetice -

Principalele caracteristici ale materialelor magnetice

Mecanismele magnetismului: magnetismul zonei, magnetismul molecular. Magnetismul zonal este magnetismul metalelor și aliajelor, interpretat în cadrul modelelor bazate pe teoria benzilor. Reprezentanții tipici ai magneticelor cu bandă (3M) sunt metalele de tranziție Fe, Co, Ni, Cr, Mn, aliajele și compușii lor.

Un fenomen fizic care caracterizează proprietățile magnetice ale moleculelor - obiecte microscopice. Atunci când un număr mare dintre aceste molecule sunt combinate într-un macroobiect, apariția unui magnetism calitativ nou este probabil datorată interacțiunilor intermoleculare de cooperare. Sub anumite temperaturi, momentele magnetice ale moleculelor individuale ale macro-obiect se aliniază într-o anumită ordine. Această substanță se numește magnet. Moleculele individuale acționează ca blocuri de construcție a unui magnet. Valoarea tehnică, ca materiale magnetice, are substanțe feromagnetice și compuși chimici feromagnetici (feriti). Proprietățile magnetice ale materialelor sunt cauzate de formele interne ascunse de mișcare a încărcăturilor electrice, care sunt curenți circulari elementari (rotirea electronilor în jurul propriilor axe - rotirea electronilor și rotația orbitală a electronilor în atomi)

Proprietățile magnetice ale materialelor sunt caracterizate printr-o buclă de histerezis, curba de magnetizare, permeabilitatea magnetică, pierderea de energie în timpul inversării magnetizării, [4].

Permeabilitatea magnetică caracterizează relația dintre inducția magnetică B și câmpul magnetic H din substanță. Denumim m, pentru substanțele izotropice m = B / H (pentru sistemul CGSM) sau m = B / H (pentru sistemul SI, GH / m este constanta magnetică absolută).

În corpurile anisotropice (cristalele), permeabilitatea magnetică este un tensor. Permeabilitatea magnetică este legată de susceptibilitatea magnetică în raportul μ = 1 + c. unde m este măsurat în unități fără dimensiuni. Pentru un vid fizic, c = 0 și μ = 1.

În diamagnetică c<0 и µ <1, у парамагнетиков и ферромагнетиков

c> 0 și μ> 1. În funcție de măsura în care m este măsurată pentru feromagneți într-un câmp magnetic alternativ sau static, se numește, respectiv, permeabilitatea magnetică dinamică sau statică. Valorile acestor permeabilități magnetice nu coincid, deoarece magnetizarea feromagneților în câmpurile variabile este afectată de fenomene rezonante, curenți turbionari și vâscozitate magnetică. Permeabilitatea magnetică a feromagneților este dificil de depins de H, se introduc conceptele de permeabilitate magnetică diferențială, inițială și maximă pentru a descrie această dependență [4].

Clasificarea materialelor magnetice

Există magneți de două tipuri diferite. Unele - așa-numitele magneți permanenți, sunt făcuți din materiale "magnetice dure". Proprietățile magnetice ale acestor materiale nu sunt legate de utilizarea surselor sau a curenților externi. Al doilea tip de magneți este electromagneții cu un nucleu de fier "de fier magnetic". Câmpurile magnetice produse de materiale magnetice se datorează în principal faptului că un curent electric trece prin sârma de înfășurare care acoperă miezul.

proceselor de magnetizare a două tipuri de materiale apar în mod egal la prima etapă a deplasării pereților domeniului, al doilea - rotirea momentelor magnetice ale domeniilor în direcția câmpului magnetizare, al treilea paraprocess. Conform curbei de magnetizare, deplasarea limitelor de domeniu necesită mici costuri energetice decât procesele de rotație a momentelor magnetice și paraproceselor. În materialele magnetice moi, magnetizarea apare datorită deplasării limitelor de domeniu. Materialele magnetice rigide sunt magnetizate în principal datorită rotirii vectorilor de magnetizare și de paraprocesare [5].

Materialele magnetice moi sunt materiale magnetice cu o forță coercitivă mică (5 kA / m) și permeabilitate magnetică mare.

forță coercitivă - demagnetizare intensitatea câmpului magnetic extern care trebuie aplicat pre-feromagnet magnetizate până la saturație, să-l aducă la zero magnetizare sau inducție. La temperaturi sub punctul Curie materiale magnetice spontan magnetizate și formată din domenii orientate aleatoriu magnetizate până la saturație.

Materialele magnetice magnetice industriale au o valoare de aproximativ 0,4 A / m. Prin urmare, acestea sunt magnetizate la inducție de saturație tehnice la intensități de câmp scăzute. Magnetizarea are loc datorită deplasării pereților de domenii. Pentru astfel de materiale ar trebui să fie maxim facilita deplasarea pereților de domeniu în timpul inversare magnetizare, pentru a reduce influența anizotropiei magnetice (natura anizotropă a interacțiunii magnetice dintre purtătorii atomic moment magnetic pentru substanțele) și magnetostricțiunea (și redimensionarea corpul formei cristaline în timpul magnetizare). Pentru a facilita procesul de magnetizare, este necesar să se reducă numărul de defecte în aliaj (impurități interstițiale, dislocările etc.) care împiedică libera circulație a pereților de domeniu.

Dacă se folosesc materiale magnetice moi în câmpuri magnetice alternante, este de dorit să se aibă o valoare mare a rezistivității electrice a unui magnet. Gama de frecvențe de lucru pentru diverse materiale magnetice moi este determinată în mare măsură de valoarea rezistivității lor. Cu cât rezistivitatea materialului este mai mare, cu atât frecvențele mai mari pot fi aplicate.

Materialele magnetice magneto pentru domeniul de aplicare sunt împărțite în:

- materiale pentru câmpuri magnetice constante și cu joasă frecvență și

- pe materiale magnetice moi de înaltă frecvență.

Pentru materialele magnetice moi pentru scopuri speciale includ materiale magnetostrictive în care energia electromagnetică este transformată în energie mecanică și aliaje magnetice termice care servesc pentru a compensa schimbările de temperatură ale fluxurilor magnetice in sistemele de instrumentație magnetice [5].

Materiale pentru câmpuri magnetice constante și cu frecvență redusă

Pe lângă permeabilitatea magnetică mare și forța coercitivă redusă, materialele magnetice moi trebuie să aibă o inducție mare de saturație, adică pentru a trece fluxul magnetic maxim printr-o zonă dată a secțiunii transversale a circuitului magnetic. Materialul magnetic utilizat în câmpurile variabile ar trebui să aibă pierderi mai mici pentru inversarea magnetizării, care sunt în principal compuse din pierderi datorate histerezisului și curenților turbionari.

Pentru a reduce pierderile de curenți turbionari pentru transformatoare, sunt selectate materiale magnetice moi cu o rezistivitate specifică crescută sau miezurile magnetice sunt asamblate din foi subțiri separate izolate unele de altele. În acest caz, pierderile magnetice vor depinde de grosimea foii sau benzii. Este necesar ca materialele din folie și bandă să fie foarte plastic. De asemenea, proprietățile magnetice ale materialelor depind de frecvența câmpului magnetic. O cerință importantă pentru materialele magnetice moi este asigurarea stabilității proprietăților lor în timp și în raport cu influențele externe, cum ar fi temperatura și solicitările mecanice. În timpul operării materialului, permeabilitatea magnetică și forța coercitivă sunt supuse celor mai mari modificări față de toate caracteristicile magnetice.

La o frecvență joasă materiale magnetice moi includ fier (Armco de fier), oțeluri electrice, inclusiv din oțel electric siliciu, aliaje, cum ar fi reduse coercitive permalloy și SENDUST, [5].

Materialele magnetice solide sunt materiale magnetice caracterizate prin valori de forță coercitive ridicate. Calitatea materialelor dure magnetice caracterizează de asemenea inducția magnetică reziduală, energia magnetică maximă eliberată de material în spațiu și coeficientul de convexitate. Materialele ar trebui să aibă, de asemenea, o stabilitate ridicată a timpului și a temperaturii parametrilor enumerați și o rezistență și ductilitate satisfăcătoare.

Materialele magnetice dure sunt magnetizate până la saturație și magnetizate în câmpuri magnetice relativ puternice.

Cea mai importantă cerință a magnetului permanent - obtinerea de energie magnetică maximă în fanta de lucru, energia magnetică atât de specifice (energie pe unitatea de volum a magnetului) - una dintre cele mai importante caracteristici ale materialelor magnetice. Este proporțională cu produsul:

unde B și H sunt valorile maxime ale inducției reziduale din interiorul magnetului și respectiv tensiunea de demagnetizare.

Substanțele magneto-solide sunt caracterizate de produs. care se numește produs energetic.

Cu creșterea dreptunghiularității bucla histerezis, coeficientul de convexitate se apropie de unitate.

Cu cât este mai mare inductanța reziduală, forța coercitivă și factorul de convexitate, cu atât este mai mare energia maximă a magnetului. Materialele magnetice greu sunt magnetizate cu dificultate, dar pentru o lungă perioadă de timp păstrează energia raportată. Magnetizarea are loc în principal datorită rotirii vectorului de magnetizare.

Cast aliaje de coercivitate ridicată

Acest grup include aliajele sistemelor Fe-Ni-Al (Alni) și Fe-Ni-Co-Al modificate cu diverse aditivi. Aliajele de înaltă coercivitate sunt principalele materiale industriale pentru fabricarea magneților permanenți. Acestea sunt elemente active ale mai multor dispozitive și se caracterizează printr-un raport favorabil între proprietățile magnetice și costul de producție. Caracteristicile lor magnetice: = 30-110 kA / m, = 3-30 kJ / m3.

Textura magnetică a aliajelor cu coercitivitate ridicată este creată prin răcirea lor într-un câmp magnetic puternic. O textură cristalină este creată prin cristalizarea directă a aliajului turnat în matriță utilizând condiții speciale de răcire a căldurii. Aliajele obținute prin cristalizare directă au o structură coloană specifică. Combinația de cristale și texturi magnetice face posibilă îmbunătățirea tuturor parametrilor unui material magnetic dur.

Amestecurile de benzobalț sunt cele mai ieftine. Aliajele care conțin cobalt sunt folosite în acele cazuri în care sunt necesare proprietăți magnetice superioare și este necesar un material izotrop magnetic. Aliajele cu cobalt 24% (magneto), care au proprietăți magnetice mari în direcția texturii magnetice, sunt utilizate într-un flux magnetic direcționat. Aliajele cu cristalizare direcțională au cea mai mare rezervă de energie magnetică [4].

Articole similare

• Conceptul și clasificarea surselor de drept internațional, tratat și obicei ca surse principale

• Clasificarea materialelor magnetice

• Studiul caracteristicilor socio-psihologice ale personalității asociate cu satisfacția profesională,

Trimiteți-le prietenilor: