Magnetmaterjalide klassifikatsioon ja põhiomadused

Kõik looduses leiduvad ained on magnetilised selles mõttes, et neil on teatud magnetilised omadused ja nad interakteeruvad teatud viisil välise magnetväljaga.

Tehnoloogias kasutatavaid materjale nimetatakse magnetilisteks, võttes arvesse nende magnetilisi omadusi. Aine magnetilised omadused sõltuvad mikroosakeste magnetilistest omadustest, aatomite ja molekulide struktuurist.

Magnetmaterjalide klassifikatsioon

Magnetmaterjalid jagunevad nõrgalt magnetilisteks ja tugevalt magnetilisteks.

Nõrga magnetilisuse hulka kuuluvad diamagnetid ja paramagnetid.

Tugev magnetiline – ferromagnetid, mis omakorda võivad olla magnetiliselt pehmed ja magnetiliselt kõvad. Formaalselt saab materjalide magnetiliste omaduste erinevust iseloomustada suhtelise magnetilise läbilaskvusega.

Diamagnetid viitavad materjalidele, mille aatomitel (ioonidel) puudub magnetmoment. Väliselt avalduvad diamagnetid magnetvälja poolt tõrjutuna. Nende hulka kuuluvad tsink, vask, kuld, elavhõbe ja muud materjalid.

Paramagnetiteks nimetatakse materjale, mille aatomid (ioonid) tekitavad välisest magnetväljast sõltumatu magnetmomendi. Väliselt avalduvad paramagnetid külgetõmbe kaudu ebahomogeenne magnetväli… Nende hulka kuuluvad alumiinium, plaatina, nikkel ja muud materjalid.

Ferromagnetiteks nimetatakse materjale, milles nende enda (sisemine) magnetväli võib olla sadu ja tuhandeid kordi suurem selle tekitanud välisest magnetväljast.

Iga ferromagnetiline keha on jagatud piirkondadeks - spontaanse (spontaanse) magnetiseerumise väikesteks aladeks. Välise magnetvälja puudumisel ei lange erinevate piirkondade magnetiseerimisvektorite suunad kokku ja sellest tulenev kogu keha magnetiseerumine võib olla null.

Ferromagnetilisi magnetiseerimisprotsesse on kolme tüüpi:

1. Magnetdomeenide pöörduva nihke protsess. Sel juhul toimub välisvälja suunale kõige lähemal orienteeritud piirkondade piiride nihkumine. Kui väli eemaldatakse, nihkuvad domeenid vastupidises suunas. Pööratava domeeni nihke piirkond asub magnetiseerimiskõvera algosas.

2. Magnetdomeenide pöördumatu nihkumise protsess. Sellisel juhul ei kao magnetvälja vähenemise korral magnetdomeenide vaheliste piiride nihkumine. Domeenide algsed positsioonid saab saavutada magnetiseerimise ümberpööramisprotsessis.

Domeeni piiride pöördumatu nihkumine toob kaasa välimuse magnethüsterees — magnetilise induktsiooni viivitus väljatugevus.

3. Domeeni rotatsiooni protsessid. Sel juhul viib domeenipiiride nihkumisprotsesside lõpuleviimine materjali tehnilise küllastumiseni.Küllastuspiirkonnas pöörlevad kõik piirkonnad välja suunas. Hüstereesisilmust, mis jõuab küllastuspiirkonda, nimetatakse piiriks.

Piiraval hüstereesiahelal on järgmised omadused: Bmax — küllastusinduktsioon; Br — jääkinduktsioon; Hc — aeglustav (sunni)jõud.

Materjalid, millel on madal Hc väärtus (kitsas hüstereesitsükkel) ja kõrge magnetiline läbilaskvus nimetatakse pehmeks magnetiks.

Kõrge Hc väärtusega (lai hüstereesisilmus) ja madala magnetilise läbilaskvusega materjale nimetatakse magnetiliselt kõvadeks materjalideks.

Ferromagneti magnetiseerimisel vahelduvates magnetväljades täheldatakse alati soojusenergia kadusid, see tähendab, et materjal kuumeneb. Need kaotused on tingitud hüstereesist ja pöörisvoolukaod… Hüstereesi kadu on võrdeline hüstereesi ahela pindalaga. Pöörisvoolukaod sõltuvad ferromagneti elektritakistusest. Mida suurem on takistus, seda väiksemad on pöörisvoolukaod.

Magnetiliselt pehmed ja magnetiliselt kõvad materjalid

Pehmete magnetiliste materjalide hulka kuuluvad:

1. Tehniliselt puhas raud (elektriline madala süsinikusisaldusega teras).

2. Elektrotehnilised räniterased.

3. Raua-nikli ja raua-koobalti sulamid.

4. Pehmed magnetilised ferriidid.

Madala süsinikusisaldusega terase (tehniliselt puhas raud) magnetilised omadused sõltuvad lisandite sisaldusest, kristallvõre deformatsioonist tingitud moonutustest, tera suurusest ja kuumtöötlemisest. Madala eritakistuse tõttu kasutatakse kaubanduslikult puhast rauda elektrotehnikas üsna harva, peamiselt alalisvoolu magnetvoo ahelates.

Elektrotehniline räniteras on masstarbimise peamine magnetmaterjal. See on raua-räni sulam. Räniga legeerimine võimaldab vähendada sundjõudu ja suurendada takistust, st vähendada pöörisvoolukadusid.

Elektrooniline terasleht, mida tarnitakse üksikute lehtede või rullidena, ja ribateras, mida tarnitakse ainult rullides, on pooltooted, mis on ette nähtud magnetahelate (südamiku) valmistamiseks.

Magnetsüdamikud moodustatakse kas stantsimise või lõikamise teel saadud üksikutest plaatidest või ribadest kerimise teel.

Neid nimetatakse nikkel-raua permaloidsulamiteks... Neil on suur algne magnetiline läbilaskvus nõrkade magnetväljade piirkonnas. Permalloy'd kasutatakse väikeste jõutrafode, drosselite ja releede südamike jaoks.

Ferriidid on magnetkeraamika, millel on suur takistus, 1010 korda suurem kui raual. Ferriite kasutatakse kõrgsageduslikes ahelates, kuna nende magnetiline läbilaskvus sageduse kasvades praktiliselt ei vähene.

Ferriitide puuduseks on nende madal küllastusinduktsioon ja madal mehaaniline tugevus. Seetõttu kasutatakse ferriite tavaliselt madalpingeelektroonikas.

Magnetiliselt kõvade materjalide hulka kuuluvad:

1. Valatud magnetiliselt kõvad materjalid, mis põhinevad Fe-Ni-Al sulamitel.

2. Pulbristatud tahked magnetmaterjalid, mis saadakse pulbrite pressimisel ja sellele järgneva kuumtöötlemisega.

3. Kõvad magnetilised ferriidid. Magnetiliselt kõvad materjalid on materjalid püsimagnetite jaokskasutatakse elektrimootorites ja muudes elektriseadmetes, mis nõuavad püsimagnetvälja.