Все вещества в природе являются магнетиками в том понимании, что они обладают определенными магнитными свойствами и определенным образом взаимодействуют с внешним магнитным полем.
Магнитными называют материалы, применяемые в технике с учетом их магнитных свойств. Магнитные свойства вещества зависят от магнитных свойств микрочастиц, структуры атомов и молекул.
Магнитомягкие материалы; Магнитотвердые материалы; Магнитные материалы специального назначения.
материалы, обладающие свойствами ферромагнетика.
железо, никель, кобальт или другое вещество, которое имеет высокую магнитную проницаемость.
это физическая величина, характеризующая связь между магнитной индукцией В и магнитным полем Н в веществе.
8 Магнитные материалы + OR S - магнитный момент электрона магнитный момент атома Полное поле в образце – сумма внешнего поля и намагниченности намагниченность Образец помещенный в магнитное поле напряженностью - магнитная восприимчивость - магнитная проницаемость
9 Классификация магнитных материалов Классификация магнитных материалов зависит от того как ориентированы магнитные моменты соседних атомов *нескомпенсированные антиферромагнетики диамагнетики (медь золото) антипараллельно хаотично парамагнетики (алюминий платина) антиферро-магнетики (хром марганец) ферри-магнетики* (ферриты) парараллельно ферромагнетики (железо никель)
10 Классификация магнитных материалов Намагниченность ферро и ферримагнетиков во много раз больше, чем напряженность внешнего магнитного поля диа k m -10 -6 1 пара k m 10 -4 1 антиферро k m 10 -4 1 ферри k m 10 3 - 10 4 10 3 - 10 4 ферро k m 10 4 - 10 5 10 4 - 10 5 H J m H + J m H J m H + J m - магнитная индукция внутри образца
11 Свойства ферро и ферримагнетиков Доменная структура B H 3 2 1 0 1 – упругое намагничивание 3 - насыщение Кривая намагничивания H 3 2 1 0 Зависимость µ от Н B S H C B r H B 0 Гистерезис B S – индукция насыщения B r – остаточная индукция H C – коэрцитивная сила Коэрцитивная сила – такая напряженность магнитного поля, при которой материал размагничивается
12 Свойства ферро и ферримагнетиков Температурная зависимость намагниченности Т К - температура Кюри J М T K T J нас ферро пара Температура Кюри Элемент T К, С Fe 771 Co 1115 Ni 354 Ni+25%Cu 105 Ni+5%Mo 120 J нас > J 1 J 1
13 Сравнение ферро и ферримагнетиков Сходство Различия Доменная структура Похожие кривые намагничивания и петля гистерезиса Похожие температурные зависимости намагничивания Ферро ( Fe, Ni, Co) Ферри ( MeO Fe 2 O 3 ) Низкое удельное сопротивление Более высокая индукция насыщения Высокое удельное сопротивление
14 Магнитные потери В переменном магнитном поле происходит разогрев образца вследствие магнитных потерь Потери на гистерезис Потери на вихревые токи B m H B 0 H I Материал с узкой петлей гистерезиса Материал с высоким Разделение на изолированные пластины Уменьшение потерь - пропорциональна площади петли гистерезиса - пропорциональна проводимости
15 Магнитострикция Изменение размеров и формы тела при намагничивании называется магнитострикцией относительная деформация характеризует магнитострикцию Н Fe Ni Магнитострикция затрудняет процесс намагничивания (т.е. магнитная проницаемость снижается) Применение Преобразователи энергии (магнитной в механическую и наоборот): излучатели и приемники
16 Классификация магнитных материалов H B H H C B Магнитомягкие (с узкой петлей гистерезиса) Магнитотвердые (с широкой петлей гистерезиса) В трансформаторах, дросселях, электромагнитах, Применение: (по величине потерь на гистерезис) Постоянные магниты, элементы памяти,
17 Классификация магнитных материалов Магнитомягкие Низкочастотные железо сталь пермаллой ( Fe – Ni) альсифер (Fe-Si-Al) Высокочастотные ферриты магнитодиэлектрики (по величине потерь на вихревые токи) магнитодиэлектрик –композиционный материал порошок магнитного материала диэлектрик
18 Магнитомягкие низкочастотные материалы Материал нач макс H c, А/м B нас,Тл Карбонильное железо 2000 20000 6,4 0,1 Кремнистая электротехническая сталь - основной магнитомягкий материал массового применения Железо и стали Применение : магнитопроводы, работающие в постоянном поле Применение : генераторы, двигатели, силовые трансформаторы Электротехническая сталь 400 5 000 10 - 65 2
19 Магнитомягкие низкочастотные материалы Вид пермаллоев нач макс H c, А/м B нас, Тл Низконикелевые 2000 20000 8 – 24 1 Высоконикелевые 40000 200000 1 – 8 0,75 Супермаллой ( Ni, Fe, Mo, Mn) 100 000 1000000 0,3 0,79 Пермаллои (железо-никелевые сплавы) Применение: для изготовления малогабаритных трансформаторов, реле Альсифер ( Fe, Si, Al) 35000 100000 1,8 - Пермендюр ( Fe, Co, V) 300 1000 - 2
20 Магнитотвердые материалы Применение : постоянные магниты, диски для записи информации Литые высококоэрцитивные сплавы Fe – Ni – Al Fe – Ni – Co – Al Сплавы на основе редкоземельных металлов Сплав H c, кА/м B r, Тл SmCo 5 560 0, 92 PrCo 5 415 0,94 Сплав H c, кА/м B r, Тл ЮНД4 40 0,50 ЮНДК31Т3Б 92 1,15 ЮНДК35Т5Б 110 1,02 Б – ниобий, Д – медь, Н – никель, Т – титан, Ю – алюминий, К -кобальт
представляют собой магнитную керамику с большим удельным сопротивлением, в 1010 раз превышающим сопротивление железа. Ферриты применяют в высокочастотных цепях, так как их магнитная проницаемость практически не снижается с увеличением частоты. Недостатком ферритов является их низкая индукция насыщения и низкая механическая прочность.
- коэрцитивная сила Н с; -остаточная индукция В r ; - максимальная удельная энергия, отдаваемая магнитом во внешнее пространство W a
магнитотвердые материалы перемагничиваются только в очень сильных магнитных полях и служат для изготовления постоянных магнитов.
это магнитные материалы, имеющие узкие области применения, благодаря высоким значениям одного, иногда двух параметров.
1)магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса; 2) СВЧ- ферриты; 3)магнитострикционные материалы.
Сердечники из материала с прямоугольной петлей гистерезиса имеют два устойчивых магнитных состояния, которые соответствуют различным направлениям магнитной индукции. Это свойство используется для хранения и переработки двоичной информации. Магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ) находят широкое применение в устройствах автоматики, вычислительной техники, в аппаратуре телеграфной связи.
неметаллические твёрдые магнитные материалы. Магнитными характеристиками ферритов можно управлять с помощью внешнего магнитного поля. В СВЧ-технике используют ряд эффектов, основанных на взаимодействии электромагнитной волны с магнитными моментами атомов (ионов) СВЧ ферритов.
В качестве ферритов СВЧ используются магний-марганцевые ферриты с большим содержанием оксида магния, литий-цинковые ферриты, никель-цинковые ферриты и ферриты сложного состава.
ферромагнитные металлы и сплавы, а также ферриты, у которых происходит изменение формы и размеров при намагничивании.
- для изготовления сердечников электромеханических преобразователей в электроакустической и ультразвуковой технике; -для сердечников электромеханических и магнитострикционных фильтров; -для резонаторов и линий задержек.
1.Отчего зависят магнитные свойства вещества? 2.На какие классы делятся магнитные материалы? 3.магнитомягкие материалы – это …? 4.Ферромагнетик – это…? 5.Магнитная проницаемость – это…? 6.Коэрцитивная сила - это…? 7.Гистерезис - это…? 8.Свойства магнитомягких материалов? 9.Как классифицируются магнитотвердые материалы? 10. Основные характеристики магнитотвердых материалов? 11.Как классифицируются магнитные материалы специального назначения?
