Магнітні матеріали

1. Основні властивості та класифікація магнітних матеріалів

       Будь-яка речовина,поміщена в магнітне поле,отримує магнітний момент. Намагнічування речовини характеризує:магнітна індукція,напруженість магнітного поля,намагніченість,магнітна приємність,магнітна проникність і магнітний момент.

       У відповідності з магнітними властивостями всі матеріали діляться на діамагнітні(діамагнетики),парамагнітні(парамагнетики),феромагнітні(феромагнетики), антиферомагнітні(антиферомагнетики),феримагнітні(феримагнетики).

     Діамагнетизм існує в усіх речовинах і пов’язаний з тим,що зовнішнє магнітне поле впливає на орбітальний рух електронів,внаслідок чого індуктується магнітний момент,направлений на зустріч магнітному полю.Після зняття зовнішнього магнітного поля індуктований магнітний момент діамагнетика зникає.

       До діамагнітних речовин відносяться інертні гази,водень,мідь,цинк,свинець(речовини,що складаються з атомів повністю заповненими електронними оболонками).

     Парамагнітні речовини відрізняються тим,що складаються з атомів з неповністю заповненими оболонками,тобто володіючих магнітними моментами.Але такі атоми знаходяться досить далеко один від одного і взаємодія між ними відсутня.

     Феромагнітні речовини містять атоми,які володіють магнітним моментом(незаповнені електронні оболонки),але відстань між ними не така велика,як в парамагнетиках,в результаті чого між атомами виникає взаємодія,яка називається обмінною,(передбачається,що сусідні атоми обмінюються електронами).

     Антиферомагнетиками називають матеріали,в яких під час обмінної взаємодії сусідніх атомів проходить антипаралельна орієнтація їх магнітних моментів.

     До  феромагнетиків відносяться речовини,в яких обмінна взаємодія здійснюється не небезпосередньо між магнітоактивними атомами,а через немагнітний іон кисню.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Магнітом’які  та магнітотверді  матеріали, їх класифікація, склад, фізичні і технологічні властивості, область застосування

       Магнітом’які матеріали(МММ) повинні мати високу магнітну проникність,малу коерцитивну силу,велику індукцію насичення,вузьку петлю гістерезиса,малі магнітні втрати.

       МММ можна розділити на слідуючі групи:технічно чисте залізо(низьковуглицева сталь);кремниста електротехнічна сталь;сплави з високою початковою магнітною проникністю;сплави з великою індукцією насичення,ферити.

     Технічно чисте залізо(низьковуглицева сталь);

       Залізо являє собою магнітом’який матеріал,властивості якого сильно залежать від вмісту домішок.

       Технічно чисте залізо містить небільше 0.1% вуглецю,сірки,марганцю та інших домішок і володіє порівняно малим питомим електричним опором,що обмежує його застосування.Використовується в основному для магнітопроводів постійних магнітних потоків і виготовляється рафінуванням чавуну [дод. 1] в мартенівських печах.

     Електролітичне залізо утримується в процесі електролізу сірчанокислого або хлористого заліза.Воно використовується в постійних полях.

     Карбонільне залізо отримують у вигляді порошку розкладом пентакарбонілу заліза Fe(CO)5.Його зручно використовувати для виготовлення сердечників,працюючих на високих частотах.

     Кремниста електротехнічна сталь містить менше 0,05% вуглецю,від 0,7до 4,8% кремнію і відноситься до магнітом’яких матеріалів широкого застосування .Легування сталі кремнієм призводить до істотного підвищення питомого електричного опору. Сталь з вмістом кремнію 6,8% володіє найбільшою магнітною проникністю,але в промисловості використовують сталь з вмістом кремнію не більше 5,1%. Так ,як кремній погіршує механічні властивості сталі,вона стає не придатною для штамповки.

       Магнітом’які матеріали використовують у виробництві сердечників трансформаторів [дод. 3] ,електромагнітів.електричних машин,у вимірювальних приладах та інших апаратах.

     Магнітотверді матеріали на відміну від магнітом’яких ,мають суттєво більшу коерцитивну силу і площу петлі гістерезиса.Такі матеріали використовуються для виготовлення постійних магнітів–джерел постійних магнітних полів.які в багатьох випадках вигідніші ніж електромагнітні.

       Постійні магніти мають робочий повітряний зазор.відповідно на розімкнутих кінцях виникають плюси,що створюють розмагнічувальне поле з напруженістю,яка знижує індукцію в середині магніту.

       Магнітотверді матеріали за складом і способом отримання підрозділяють на литі висококоерцитивні сплави,сплави на основі рідкоземельних елементів,металокерамічні матеріали,магнітотверді ферити та інші матеріали.

     Литі висококоерцитивні сплави.

     Найбільше поширення отримали магнітотверді матеріали на основі залізо-нікель-алюмінієвих і залізо-нікель-кобальт-алюмінієвих сплавів,легованих різними добавками.

       Вироби з сплавів отримують в основному методом лиття.Недоліками сплавів є особлива крихкість і висока твердість,тому обробка на металоріжучих верстатах затруднена.Механічній обробці у вигляді грубого обдирання різанням з застосуванням твердосплавних різців піддаються сплави,котрі не містять кобальту.Безкобальтові сплави являються дешевими і не містять дефіцитних металів,але властивості їх не дуже високі.Текстуровані сплави,що містять кобальт,мають високі магнітні характеристики,але в декілька раз дорожчі ніж безкобальтові.

       Магнітотверді матеріали використовують для виготовлення постійних магнітів [дод. 2] в машинах малої потужності,різних апаратах і приладах.