магнитомягкие материалы

магнитомя́гкие материа́лы

намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в относительно слабых магнитных полях напряжённостью магнитомя́гкие материа́лы(8—800) А/м. Характеризуются высокой магнитной проницаемостью, низкой коэрцитивной силой, малыми потерями на гистерезис и вихревые токи. Подразделяются на материалы для техники слабых токов (например, пермаллой, пермендюр, смешанные ферриты, феррогранаты) и электротехнические стали. К магнитомягким материалам специального назначения относятся термомагнитные сплавы и магнитострикционные материалы.

* * *

МАГНИТОМЯГКИЕ МАТЕРИАЛЫ

МАГНИТОМЯ́ГКИЕ МАТЕРИА́ЛЫ, магнитные материалы (см. МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ) с малой коэрцитивной силой (см. КОЭРЦИТИВНАЯ СИЛА) (Н_с 800 А/м) и высокой магнитной проницаемостью (см. МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ). При температурах ниже точки Кюри (см. КЮРИ ТОЧКА) магнитомягкие материалы спонтанно намагничены и состоят из хаотически ориентированных намагниченных до насыщения доменов (см. ДОМЕНЫ).
Промышленные магнитомягкие материалы имеют значение H_c порядка 0,4 А/м. Поэтому они намагничиваются до индукции технического насыщения при невысоких напряженностях поля. Намагничивание происходит в основном за счет смещения доменных границ. Для таких материалов необходимо максимально облегчить движение доменных стенок при перемагничивании, уменьшить влияние магнитной анизотропии и магнитострикции. Низкие значения энергии магнитной анизотропии, а у ряда ферритов и низкие значения констант магнитострикции приводят к тому, что намагничивание материала, включающее процессы смещения границ доменов и вращение их вектора намагниченности, не требует значительных полей и энергий. Чтобы облегчить процесс намагничивания, необходимо уменьшить количество дефектов (см. ДЕФЕКТЫ) в сплаве (примесей внедрения, дислокаций и др.), мешающих свободному движению доменных стенок.
В случае использования магнитомягких материалов в переменных магнитных полях желательно иметь большое значение электросопротивления магнетика. Диапазон рабочих частот для различных магнитомягких материалов определяется в значительной степени величиной их удельного сопротивления. Чем больше удельное сопротивление материала, тем при более высоких частотах его можно применять.
Магнитомягкие материалы по области применения делят на:
- материалы для постоянных и низкочастотных магнитных полей и
- на магнитомягкие высокочастотные материалы.
К магнитомягким материалам специального назначения относятся магнитострикционные материалы (см. МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ), с помощью которых электромагнитная энергия преобразуется в механическую энергию и термомагнитные сплавы (см. ТЕРМОМАГНИТНЫЕ СПЛАВЫ), служащие для компенсации температурных изменений магнитных потоков в магнитных системах приборов.
Магнитомягкие материалы для постоянных и низкочастотных магнитных полей.
Помимо высокой магнитной проницаемости и малой коэрцитивной силы эти магнитомягкие материалы должны обладать большой индукцией насыщения, т.е. пропускать максимальный магнитный поток (см. МАГНИТНЫЙ ПОТОК) через заданную площадь поперечного сечения магнитопровода. В магнитном материале, используемом в переменных полях, должны быть возможно меньшие потери на перемагничивание, которые складываются в основном из потерь на гистерезис и на вихревые токи.
Для уменьшения потерь на вихревые токи для трансформаторов выбирают магнитомягкие материалы с повышенным удельным сопротивлением или собирают магнитопроводы из отдельных изолированных друг от друга тонких листов. В этом случае магнитные потери будут зависеть от толщины листа (ленты). К листовым и ленточным материалам предъявляется требование высокой пластичности. Магнитные свойства материалов зависят также от частоты магнитного поля. Важным требованием к магнитомягким материалам является обеспечение стабильности их свойств во времени, и по отношению к внешним воздействиям, таким, как температура и механические напряжения. Из всех магнитных характеристик наибольшим изменениям в процессе эксплуатации материала подвержены магнитная проницаемость и коэрцитивная сила.
К низкочастотным магнитомягким материалам относятся железо (армко-железо (см. АРМКО-ЖЕЛЕЗО)), электротехнические стали (см. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ СТАЛЬ), в том числе кремнистая электротехническая сталь, низкокоэрцитивные сплавы, такие как пермаллой (см. ПЕРМАЛЛОЙ) и альсифер.
Магнитомягкие высокочастотные материалы
Высокочастотные магнитомягкие материалы должны выполнять функции магнетиков при частотах свыше нескольких сотен или тысяч герц. По частотному диапазону их можно подразделить на материалы для звуковых, ультразвуковых и низких радиочастот, для высоких радиочастот и для СВЧ.
По физической природе и строению высокочастотные магнитомягкие материалы подразделяют на магнитодиэлектрики (см. МАГНИТОДИЭЛЕКТРИКИ) и ферриты (см. ФЕРРИТЫ). При звуковых, ультразвуковых и низких радиочастотах можно использовать тонколистовые рулонные холоднокатаные электротехнические стали и пермаллои.
Широко применяются в технике слабых токов смешанные ферриты (например, соединение из цинкового и никелевого ферритов), а также феррогранаты (см. ФЕРРОГРАНАТЫ). Для них характерно исключительно высокое электрическое сопротивление и практическое отсутствие скин-эффекта. Феррогранаты применяются при очень высоких частотах (если невелики диэлектрические потери).
Свойствами магнитомягких материалов обладают также некоторые аморфные магнетики (см. АМОРФНЫЕ МАГНЕТИКИ) и аморфные металлы (см. АМОРФНЫЕ МЕТАЛЛЫ).
В электро- и радиотехнике магнитомягкие материалы применяют для изготовления датчиков магнитного поля, считывающих головок для чтения магнитной записи, сердечников трансформаторов, дросселей, магнитопроводов, полюсных наконечников, телефонных мембран, магнитных экранов и т.д. В микроэлектронике их используют как элементы интегральных схем.