Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Металлические магнитные материалы




Вопросы для самопроверки.

1. Материалы высокой проводимости и высокого сопротивления. Правила Курнакова.

2. Специфические требования к приборным высокоомным проводникам и нагревательным сплавам.

3. Металлические материалы, применяемые в устройствах измерения температуры.

4. В чём различие между сверхпроводимостью и криопроводимостью? Перспективные высокотемпературные сверхпроводники.

Металлические магнитные материалы – это в основном материалы на основе железа (низкоуглеродистая сталь, листовая электротехническая сталь и др.), а также сплавы пермаллой, пермендюр, альсифер. По своим свойствам они относятся к магнитомягким и используются в остро динамических ситуациях в условиях быстро изменяющихся полей в качестве сердечников трансформаторов, электромагнитов, в измерительных приборах, где нужно при наименьших затратах энергии достигнуть наибольшей индукции.

Точка Кюри железа = 770 оС. Чем чище железо, тем ниже коэрцитивная сила, выше начальная и максимальная магнитная проницаемость. Технически чистое железо (за рубежом его называют «армко-железо») содержит небольшие количества (в сумме 0,08 – 0,1 %) С, S, Mn, Si. Эти примеси ухудшают магнитные свойства. Магнитные свойства технически чистого железа значительно улучшаются при легировании кремнием и (или) алюминием. Низкоуглеродистая электротехническая листовая сталь содержит примесей больше, чем технически чистое железо: менее 0,04 % С и менее 0,6 % других примесей. Оно выпускается в виде листов толщиной от 0,05 до 4 мм. Особо чистое железо содержит примесей менее 0,05 %, получают электролитическим методом и методом карбонильной металлургии. Электролитический метод заключается в электролизе растворов солей FeSO4 или FeCl2 с железным анодом и катодом из мягкой стали, а карбонильный метод заключается в разложении паров карбонила железа Fe(CO)5 = Fe + 5CO. Однако чистота железа, полученного этими методами ниже, чем у монокристаллов. В таблице 3 приведены некоторые магнитные свойства железа различной степени чистоты.

Таблица 3.

Материал Начальная магнитная проницаемость μн Максимальная магнитная проницаемость μмакс Коэрцитивная сила Нс, А/м
Технически чистое Fe      
Электролитическое Fe      
Карбонильное Fe     6,4
Особо чистое Fe, обработанное Н2     2,4
Монокристаллы чистейшего Fe, отожжённые в Н2 -   0,8

 

Основным магнитомягким материалом массового применения является кремнистая электротехническая сталь. Кремний (до 4%) в сталь вводят для повышения удельного сопротивления и, соответственно, снижения потерь на вихревые токи

Pf = ξ f2 B2max V, (7.1)

где ξ – коэффициент, зависящий от типа ферромагнетика и, главным образом, от его удельного сопротивления.

Кремний также увеличивает μн, уменьшает Нс и снижает потери на гистерезис, но, одновременно, ухудшаются механические свойства – растёт хрупкость, снижается точка Кюри с 770 оС до 740 оС. Магнитные свойства зависят от марки стали и толщины листа. Кроме того, поскольку эта сталь текстурирована и анизотропна, то механические обработки могут резко изменить свойства. Поэтому после изготовления изделия для восстановления магнитные свойства проводят отжиг.

Листовая кремнистая электротехническая сталь применяется для изготовления сердечников трансформаторов.

Пермаллои – это железоникелевые сплавы со структурой твёрдых растворов, обладающие большой начальной магнитной проницаемостью в области слабых полей. Различают высоконикелевые (70 - 83 % Ni) и низконикелевые (40 - 50 % Ni) пермаллои. Наибольшее значение максимальной магнитной проницаемости имеет сплав, содержащий 78,5 % Ni: μн = 8000, μмакс = 100000. Это намного превосходит магнитную проницаемость электротехнических сталей и в несколько раз больше, чем у низконикелевых. Однако удельное сопротивление высоконикелевых пермаллоев примерно в 3 раза меньше, чем низконикелевых, поэтому при высоких частотах лучше использовать низконикелевые. Тем более что стоимость пермаллоев определяется содержанием в них никеля.

Для модификации пермаллоев в них вводят легирующие добавки – Mo, Cr, Cu, Si, Mn. Разработан супермаллой с очень высокой μн в слабых полях = 100000 и μмакс = 1500000. Он содержит 79 % Ni, 5 % Mo, 0,5 % Mn и 15 % Fe. Точка Кюри пермаллоев в зависимости от состава изменяется от 360 до 450 оС. Пермаллои очень чувствительны к механическим напряжениям, поэтому после изготовления детали (сердечника) и термообработки – отжига для снятия внутренних напряжений, деталь помещают в защитный каркас из пластмассы или дюралюминия, заполненный массой, обладающей малой усадкой, низким коэффициентом термического расширения и большой пластичностью, например, смазкой ЦИАТИМ-201, 202, 221.

Низконикелевые пермаллои (45Н, 50Н) используют для изготовления сердечников малогабаритных силовых трансформаторов, дросселей, реле и деталей магнитных цепей, работающих при повышенных индукциях без подмагничивания или с небольшим подмагничиванием, пермаллой 50НХС – для сердечников импульсных трансформаторов и аппаратуры связи звуковых и высоких частот в режиме без подмагничивания или с небольшим подмагничиванием. Высоконикелевые пермаллои – 79НМ, 80НХС, 76НХД применяют для изготовления сердечников малогабаритных трансформаторов, реле и магнитных экранов.

Железо-кобальтовые сплавы имеют самую высокую индукцию насыщения Вs из всех известных ферромагнетиков – до 2,43 Тл. У железа Вs не превышает 2,1 Тл. Сплавы, содержащие 50 – 70 % Со называются пермендюры. Наибольшее применение имеет сплав 50КФ2, (50 % Со). Однако железо-кобальтовые сплавы имеют невысокое ρv и высокую стоимость, поэтому их применяются только в специальной аппаратуре: - в динамических репродукторах, осциллографах, телефонных мембранах, сердечниках магнитных линз электронных микроскопов и др.

Сплав 49КФ имеет также высокую магнитострикцию, что позволяет использовать его в качестве сердечников магнитострикционных преобразователей. В таблице 4 представлены некоторые свойства высококобальтовых сплавов.

Таблица 4

Сплав Bs , Тл ρ, Ом.м μн Нс , А/м т. Кюри, оС
49КФ 2,35 0,4. 10-6 800 – 1000 -  
50КФ 2,4 0,26 . 10-6   128 – 160  

 

Альсиферы – сплавы железа с кремнием и алюминием. Оптимальный состав альсифера: 9,5 % Si, 5,6 % Al, остальное – Fe. Магнитные свойства не уступают высоконикелевым пермаллоям: μн = 35500, μмакс = 120000, Нс = 1,8 А/м, ρ = 0,8 мкОм.м. Альсиферы обладают твёрдостью и хрупкостью, поэтому перерабатываются в изделия главным образом литьём. Благодаря хрупкости альсиферы можно размалывать в порошок и использовать, как и карбонильное железо, для изготовления выскочастотных магнитодиэлектриков.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-26; Просмотров: 2438; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.014 сек.