Металлические магнитно-мягкие материалы

Основными металлическими магнитно-мягкими материалами, приме-няемыми в РЭА, являются карбонильное железо, пермаллой, альсиферы и низкоуглеродистые кремнистые стали.

Карбонильное железо – это тонкодисперсный порошок, состоящий из частиц Ø 1 – 8 мкм. Карбонильное железо получают термическим разло-жением пентакарбонила железа Fe(CO)₅ – cоединения оксида углерода с железом. Карбонильное железо обладает высокими магнитными характерис-тиками: μ_н = 2500÷3000; μ_m = 20000÷21000; Н_С =4,5÷6,2 А/м.

В основном порошкообразное карбонильное железо применяют при изготовлении высокочастотных магнитодиэлектрических сердечников.

Пермаллои – пластичные железоникелевые сплавы с содержанием ни-келя 45 – 80% – обладают высокой пластичностью, поэтому легко прокаты-ваются в тонкие листы и ленты толщиной до 1 мкм.

Все пермаллои отличаются высокими магнитными характеристиками (таблицы 5.1 и 5.2), которые обеспечиваются не только их составом и хими-ческой чистотой сплава, но также специальной термической обработкой.

Таблица 5.1 Основные характеристики нелегированных пермаллоев

Содержание никеля, %	Начальная магнитная проницаемость	Максимальная магнитная проницаемость	Коэрцитивная сила, А/м	Удельное электричес- кое сопро- тивление, мкОм·м
78,5	7000 – 14000	130000–270000	2 – 3	0,25
	3000 – 3700	120000–200000	3 – 5	0,33
	2000 – 3000	50000 – 70000	6 – 10	0,45

Таблица 5.2 Основные характеристики легированных пермаллоев

Содержание никеля, %	Содержание легирующих элементов, %	Начальная магнитная проница- емость	Максималь- ная магнитная проница- емость	Коэрци- тивная сила, А/м	Удельное электричес- кое сопро- тивление, мкОм·м
78,5	3,8 Мо				0,55
	2 Мо			0,7	0,48
	4 Сr				0,95

Из таблиц 5.1 и 5.2 следует,что наибольшим удельным электрическим сопротивлением, а следовательно, малыми потерями на вихревые токи и луч- шими магнитными характеристиками обладают легированные пермаллои, поэтому их применяют в высокочастотных узлах РЭА,

Все виды пермаллоев чувствительны к механическим деформациям ма-териала – наклепу при резке, штамповке и другим механическим воздействи- ям. Поэтому изделия из пермаллоя, полученные такими способами, подверга-ют дополнительной термической обработке – отжигу в вакууме и охлажде-нию со скоростью, установленной для пермаллоя данного состава.

Пермаллои поставляют в виде лент толщиной 0,002 – 0,5 мм, листов толщиной 1 – 2 мм и прутков Ø5 – 50 мм. Низконикелевые пермаллои при-меняют для изготовления сердечников дросселей, малогабаритных трансфор- маторов. Легированные низконикелевые и высоконикелевые пермаллои применяют для деталей аппаратуры, работающих на частотах до 1 – 5 мм. В магнитных усилителях применяют пермаллои (50НП, 79НМ, НМ), обладаю-щие прямоугольной гистерезисной петлей, мало зависящей от температуры. Магнитные характеристики пермаллоев стабильны в интервале температур от -60 до +60°С.

Альсиферы представляют собой нековкие хрупкие сплавы, состоящие из 5,5 – 13% алюминия, 9 – 10% кремния, остальное – железо. Альсиферы имеют следующие характеристики: μ_н = 6000÷7000; μ_m = 30000÷35000;

Н_С =2,2 А/м, ρ = 0,8 мкОм·м.

Альсифер заменил пермаллой в сравнительно ограниченной области применения. Из него изготовляют литые сердечники, работающие в диапазо-не частот не более 50 кГц, так как на более высоких частотах в них возни-кают большие потери на вихревые токи. Для изготовления магнитных голо-вок применяют стойкий к истиранию сплав 16ЮХ на основе 16% алюминия, 2,5% хрома и остальное железо. Магнитные характеристики этого сплава:

μ_н = 15000; μ_m = 140000; ρ = 1,5 мкОм·м.

Низкоуглеродистые кремнистые стали представляют собой сплавы железа с 0,8 – 4,8% кремния.Кремний способствует росту кристаллов железа, а также вызывает распад цементита Fe₃C, что повышает магнитные характеристики стали. В кремнистых сталях содержится не более 0,08% углерода. Кремнистая сталь прокатывается в листы и ленты толщиной 0,05 – 1 мм и является сравнительно дешевым материалом. Введение большого количества кремния в сталь улучшает ее магнитные характеристики, но повышает хрупкотсь, которая затрудняет изготовление из стали штампован-ных деталей. Кремнезем повышает удельной электрическое сопротивление стали и снижает потери на вихревые токи. Основные характеристики кремни- стых высоколегированных сталей приведены в таблице 5.3

Таблица 5.3

Содержание кремния в Стали, %	Характер прокатки стали	Начальная магнитная проница- емость	Максималь- ная магнитная проница- емость	Коэрци- тивная сила, А/м
4,0	Горячекатаная	300 – 400	6000 – 8000	31 – 33
3,8	Холоднокатаная	600 – 900	2000 – 3500	9,5 – 14

Сравнивая магнитные характеристики кремнистых сталей с магнитны-ми характеристиками пермаллоев (см. таблицы 5.1 и 5.2) можно заметить огромные преимущества последних. Поэтому стали применяют в менее ответственных узлах аппаратуры, где не требуется большая магнитная про-ницаемость и можно допустить некоторые потери энергии.

Дата добавления: 2014-01-20