Magnētisko materiālu klasifikācija un pamatīpašības

Visas vielas dabā ir magnētiskas tādā nozīmē, ka tām ir noteiktas magnētiskas īpašības un tās noteiktā veidā mijiedarbojas ar ārēju magnētisko lauku.

Tehnoloģijā izmantotie materiāli tiek saukti par magnētiskiem, ņemot vērā to magnētiskās īpašības. Vielas magnētiskās īpašības ir atkarīgas no mikrodaļiņu magnētiskajām īpašībām, atomu un molekulu struktūras.

Magnētisko materiālu klasifikācija

Magnētiskie materiāli ir sadalīti vāji magnētiskos un stipri magnētiskos.

Vāji magnētiskie ir diamagnēti un paramagnēti.

Spēcīgi magnētiski – feromagnēti, kas savukārt var būt magnētiski mīksti un magnētiski cieti. Formāli materiālu magnētisko īpašību atšķirību var raksturot ar relatīvo magnētisko caurlaidību.

Diamagnēti attiecas uz materiāliem, kuru atomiem (joniem) nav magnētiskā momenta. Ārēji diamagnēti izpaužas, tos atvairot magnētiskais lauks. Tie ietver cinku, varu, zeltu, dzīvsudrabu un citus materiālus.

Par paramagnētiem sauc materiālus, kuru atomi (joni) rada no ārējā magnētiskā lauka neatkarīgu magnētisko momentu. Ārēji paramagnēti izpaužas caur pievilcību nehomogēns magnētiskais lauks… Tajos ietilpst alumīnijs, platīns, niķelis un citi materiāli.

Par feromagnētiem sauc materiālus, kuros viņu pašu (iekšējais) magnētiskais lauks var būt simtiem un tūkstošiem reižu lielāks par ārējo magnētisko lauku, kas to izraisījis.

Katrs feromagnētiskais ķermenis ir sadalīts reģionos - mazos spontānās (spontānās) magnetizācijas apgabalos. Ja nav ārēja magnētiskā lauka, dažādu reģionu magnetizācijas vektoru virzieni nesakrīt, un rezultātā visa ķermeņa magnetizācija var būt nulle.

Ir trīs veidu feromagnētiskās magnetizācijas procesi:

1. Magnētisko domēnu atgriezeniskās pārvietošanas process. Šajā gadījumā notiek to reģionu robežu nobīde, kas ir vistuvāk ārējā lauka virzienam. Kad lauks tiek noņemts, domēni mainās pretējā virzienā. Atgriezeniskā domēna pārvietošanas reģions atrodas magnetizācijas līknes sākotnējā daļā.

2. Magnētisko domēnu neatgriezeniskas pārvietošanās process. Šajā gadījumā robežu nobīde starp magnētiskajiem domēniem netiek noņemta, samazinoties magnētiskajam laukam. Domēnu sākotnējās pozīcijas var sasniegt magnetizācijas maiņas procesā.

Domēna robežu neatgriezeniska pārvietošana izraisa izskatu magnētiskā histerēze — magnētiskās indukcijas nobīde no lauka stiprums.

3. Domēna rotācijas procesi. Šajā gadījumā domēna robežu pārvietošanas procesu pabeigšana noved pie materiāla tehniskā piesātinājuma.Piesātinājuma reģionā visi reģioni griežas lauka virzienā. Histerēzes cilpu, kas sasniedz piesātinājuma reģionu, sauc par robežu.

Ierobežojošajai histerēzes ķēdei ir šādi raksturlielumi: Bmax — piesātinājuma indukcija; Br — atlikušā indukcija; Hc — aizkavējošs (piespiedu) spēks.

Materiāli ar zemām Hc vērtībām (šaurs histerēzes cikls) un augstu magnētiskā caurlaidība sauc par mīkstu magnētisku.

Materiālus ar augstām Hc vērtībām (plaša histerēzes cilpa) un zemu magnētisko caurlaidību sauc par magnētiski cietiem materiāliem.

Magnetizējot feromagnētu mainīgos magnētiskajos laukos, vienmēr tiek novēroti siltumenerģijas zudumi, tas ir, materiāls uzsilst. Šie zaudējumi rodas histerēzes un virpuļstrāvas zudumi… Histerēzes zudums ir proporcionāls histerēzes cilpas laukumam. Virpuļstrāvas zudumi ir atkarīgi no feromagnēta elektriskās pretestības. Jo lielāka pretestība, jo mazāki virpuļstrāvas zudumi.

Magnētiski mīksti un magnētiski cieti materiāli

Mīkstie magnētiskie materiāli ietver:

1. Tehniski tīra dzelzs (elektriskais zemoglekļa tērauds).

2. Elektrotehniskie silīcija tēraudi.

3. Dzelzs-niķelis un dzelzs-kobalta sakausējumi.

4. Mīkstie magnētiskie ferīti.

Tērauda ar zemu oglekļa saturu (tehniski tīra dzelzs) magnētiskās īpašības ir atkarīgas no piemaisījumu satura, kristāla režģa deformācijas deformācijas dēļ, graudu izmēra un termiskās apstrādes. Zemās pretestības dēļ komerciāli tīru dzelzi elektrotehnikā izmanto diezgan reti, galvenokārt līdzstrāvas magnētiskās plūsmas ķēdēs.

Elektrotehniskais silīcija tērauds ir galvenais magnētiskais materiāls masveida patēriņam. Tas ir dzelzs-silīcija sakausējums. Leģēšana ar silīciju ļauj samazināt piespiedu spēku un palielināt pretestību, tas ir, samazināt virpuļstrāvas zudumus.

Lokšņu elektrotērauds, ko piegādā atsevišķās loksnēs vai ruļļos, ​​un sloksnes tērauds, ko piegādā tikai ruļļos, ​​ir pusfabrikāti, kas paredzēti magnētisko ķēžu (serdeņu) ražošanai.

Magnētiskās serdes tiek veidotas vai nu no atsevišķām plāksnēm, kas iegūtas, štancējot vai griežot, vai tinot no sloksnēm.

Tos sauc par niķeļa-dzelzs permaloīdu sakausējumiem... Viņiem ir liela sākotnējā magnētiskā caurlaidība vāju magnētisko lauku zonā. Permalloy tiek izmantots mazu jaudas transformatoru, droseles un releju serdeņiem.

Ferīti ir magnētiska keramika ar augstu pretestību, kas ir 1010 reizes lielāka nekā dzelzs. Ferīti tiek izmantoti augstfrekvences ķēdēs, jo to magnētiskā caurlaidība, palielinoties frekvencei, praktiski nesamazinās.

Ferītu trūkumi ir to zemā piesātinājuma indukcija un zemā mehāniskā izturība. Tāpēc ferītus parasti izmanto zemsprieguma elektronikā.

Magnētiski cietie materiāli ietver:

1. Lieti magnētiski cieti materiāli, kuru pamatā ir Fe-Ni-Al sakausējumi.

2. Pulverveida cietie magnētiskie materiāli, kas iegūti, presējot pulverus ar sekojošu termisko apstrādi.

3. Cietie magnētiskie ferīti. Magnētiski cieti materiāli ir materiāli pastāvīgajiem magnētiemizmanto elektromotoros un citās elektriskās ierīcēs, kurām nepieciešams pastāvīgs magnētiskais lauks.