Магнитни материали
Магнитните материали са широко използвани и могат да бъдат разделени на две групи: меки магнитни и твърди магнитни.
Меките магнитни материали включват материали с висока магнитна пропускливост, ниска коерцитивна сила и ниски загуби от обръщане на намагнитването.
Основната характеристика на мекия магнитен материал е способността му да се намагнетизира отново или да се намагнетизира до насищане, когато е изложен на слаби магнитни полета.
Такива материали се използват за производството на магнитопроводи - магнитопроводи на трансформатори, електродвигатели, измервателни уреди, екрани и др. В зависимост от предназначението се избира материал, който има подходяща магнитна характеристика.
Магнитно меките материали имат висок магнитострикционен ефект, което прави възможно използването им за преобразуватели на електромагнитна енергия в механична енергия, при създаването на сензори за налягане и др. Най-широко използвани са бинарните и легираните сплави на основата на желязо. По-специално, зърнеста (по-рядко горещо валцована) стомана се използва за производството на сърцевини на силови трансформатори. Най-добри са студеновалцуваните стомани E43, EZZO, EZZOA, E11 и др., доставяни на рулони и листове с дебелина 0,2-1 mm, които се използват главно за лентови сърца.
В процеса на съхранение, производство и експлоатация електротехническите стомани намаляват своите магнитни свойства. За да се получат стабилни свойства на стоманите, в технологията за производство на продукти от такива материали трябва да се въведат операции на стареене при температура 120-150 ° C до 120 часа.
Ядрата на нискочестотни трансформатори, релета, дросели, дефектоскопи, както и главите на магнитно записващо оборудване са изработени от меки магнитни сплави нажелязо-никел (пермалой, съдържащ 45 - 80% никел) или желязо-кобалтова основа (например пермендюри, съдържащи от 30 до 50% кобалт). Някои марки пермалой съдържат хром, молибден и кобалт (например пермалой 34NKMP и 50NP имат от 28,5 до 30% кобалт).
Съгласно стандарта, съществуващ в СССР, има девет степени на пермалой, разделени на четири групи:
I. 45H, 50H - прости пермалоеви сплави с ниско съдържание на никел;
II. 50NP, 65NP, 34NKMP - сплави с кристалографска или магнитна текстура и правоъгълна хистерезисна линия;
III. 50HXC - пермалой с ниско съдържание на никел, легиран с хром и силиций;
IV. 79НМ, 80НХС, 76НХД - високоникелова пермалой, легирана с молибден, хром, силиций и мед.
В сравнение с пермалоите, permendur има по-висока индукция на насищане и обратима пропускливост.
Високо стабилните ядра на устройствата, използвани изключително в малки и средни електромагнитни полета, са направени от перминвари, които осигуряват минимално изкривяване на преобразувания сигнал. Типичният перминвар е 45% никел, 30% желязо, 25% кобалт.
Високочестотните сърцевини на някои индуктори са направени от магнитодиелектрици, които се основават на тънки феромагнитни прахове (алсифер, молибден пермалой, карбонилно желязо). Смес от магнитодиелектрични прахове се състои от две фази, феромагнитна и диелектрична, които включват един или повече компоненти. Диелектричната фаза е свързваща маса от феромагнитни частици и изолираща обвивка, която предотвратява допира им. Такава структура на магнитодиелектрика намалява загубите на вихрови токове вътре в сърцевината.
Ферити. Всички химическисъединения на железен оксид и оксиди на други метали са получили общото наименование ферити, много от които са магнитно меки материали. Феритите се използват широко в различни конструкции на инструменти.
Положителните качества на феритите включват комбинацията от свойствата на феромагнетици, диелектрици и полупроводници в тях.
Феритните ядра се получават от пресови прахове, т.е. заряд от първоначални метални оксиди с въведен пластификатор, който може да се използва като декстрин, сол на алгинова киселина, восъкоподобни вещества, галовакс (хлориран нафталин) и др.
Формованите ядра се синтероват при температура 900-1500 °C в инертна среда, което осигурява най-добро качество на материала (по-плътна структура и др.).
Трябва да се има предвид, че производството на феритни сърцевини изисква внимателен контрол на всички технологични фактори, тъй като дори при непроменено оборудване, режими, суровини, произведените партиди продукти могат да имат различни физични и механични параметри.
Твърдите магнитни материали се класифицират в осем групи. Най-голямо приложение са получили лети и ковани сплави, бариеви ферити и прахообразни (металокерамични) материали.
През последните 15-20 години развитието на материали с висока коерцитивност получи нова посока на базата на редкоземни метали и кобалт.
Магнитно твърдите метали са феромагнитни материали, които се магнетизират до насищане и се ремагнетизират в относително силни магнитни полета. Имайки високи стойности на коерцитивна сила, остатъчна индукция и магнитна енергия, те остават след намагнитване от постоянни магнити.
Лети сплави на основата на желязо-никел-алуминий, както и желязо-кобалт-алуминий(местни - като YUNDK24, чуждестранни - aliya, alnico и др.) се използват за производството на постоянни магнити за електрически измервателни, радиотехнически и други устройства. Имайки висока твърдост, те се обработват само с абразивни инструменти.
Промишлеността произвежда деформируеми твърди магнитни сплави с различни свойства. Те имат най-голямо приложение, както и леярските сплави, за производство на постоянни магнити. В допълнение, те се използват като материали за магнитни носители за запис и ротори на хистерезисни двигатели.
Деформираната сплав е изотропна, липсва кристална текстура, има по-високи механични свойства (в сравнение с лята сплав със същия химичен състав) и има повишена устойчивост на климатични, ударни и вибрационни въздействия. Деформираната сплав YUNDK24 се произвежда съгласно 4TMU / TsNIIChM 1499-70 под формата на горещо валцувани листове, от които чрез горещо щамповане и щанцоване могат да се получат магнитни заготовки.
За хистерезисни двигатели се използва материал, който не работи при гранични цикли, т.е. неговото намагнитване и обръщане на намагнитването се появяват по време на стартиране на двигателя. Сплавите от типа Vicalloy имат оптимални свойства за тези цели. Най-разпространената за производството на ротори на хистерезисни двигатели е марката vikalloy 52KF "V".
Обхватът на магнитните свойства на викаллоя е много широк. Чрез промяна на температурата на термичната му обработка е възможно да се получи материал с магнитни свойства, които са оптимални за работа на двигателя в поле на намагнитване от приблизително 4 до 40 kA/m.
В СССР се произвеждат и горещовалцувани листове от ковани сплави на базата на желязо-никел-алуминий-ниобий (марки 20NYu, 22NYu, 25NYu).
Към магнитно твърди материали на основатаблагородните метали включват сплави на платина с желязо (78% платина), платина с кобалт (сплав PLC-78) и сребро с алуминий и манган. Използването им е ограничено поради високата им цена.
С развитието на филмовите магнитни елементи на микроелектрониката се появи нова посока в развитието на материалите, основана на използването на единични магнитни домейни за памет. Типични представители на такива материали са ортоферитите - KFeO3, където jR е един от редкоземните метали (например итрий) или няколко от тези елементи.