3-9. Ферромагнитные материалы

а) Магнитномягкие материалы

Магнитномягкие материалы обладают высокой магнитной проницаемостью, малой коэрцитивной силой (ниже ) и малыми удельными потерями. К этой группе относятся: техническое железо, низкоуглеродистые стали, листовые электротехнические стали, некоторые железо-никелевые сплавы (пермаллои) и оксидные ферромагнетики. Они применяются для изготовления магнитопроводов постоянного и переменного потоков.

Техническое железо (углерода до 0,04%) обладает высокой индукцией насыщения (до 2,2 Т), высокой магнитной проницаемостью , низкой коэрцитивной силой Техническое железо, углеродистые стали и чугун применяются для магнитопроводов, работающих в постоянных магнитных полях.

Листовые электротехнические стали представляют собой сплавы железа с кремнием (1-4%). Кремний улучшает свойства технического железа: увеличивает магнитную проницаемость, уменьшает коэрцитивную силу, уменьшает потери от гистерезиса, увеличивает удельное электрическое сопротивление, а следовательно, уменьшает вихревые токи (см; § 3-15) и связанные с ними потери.

Рис. 3-18. Кривые намагничивания некоторых ферромагнитных материалов.

Стали с низким содержанием кремния имеют низкую магнитную проницаемость, большую индукцию насыщения, большие удельные потери энергии. Эти стали применяются при постоянном и переменном токах низкой частоты, при высоких значениях магнитной индукции.

Стали с высоким содержанием кремния (2,8-4,8%) применяются при промышленной и повышенной частотах, при необходимости иметь малые потери от гистерезиса и вихревых токов или высокую магнитную проницаемость в слабых и средних полях.

Согласно ГОСТ 802-58 сорта стали обозначаются буквой Э (электротехническая) и цифрами. Первая цифра указывает процентное содержание кремния. Вторая определяет электромагнитные свойства стали. Третья — 0 обозначает холодную прокатку стали.

Основные кривые намагничивания для некоторых сортов стали даны на рис. 3-18.

Пермаллой — это сплав железа, никеля и некоторых других элементов. Эти сплавы обладают высокой магнитной проницаемостью, в слабых магнитных полях. Они делятся на высоконикелевые (70—80%) и низконикелевые (40—50% никеля).

Магнитные свойства пермаллоев очень сильно зависят от содержания никеля и от технологии их изготовления.

Буква П в обозначении марки пермаллоя указывает на прямоугольную петлю гистерезиса (рис. 3-19). Прямоугольность петли характеризуют отношением остаточной индукдии к максимальной индукции которое достигает значения

Ферриты — это ферромагнитные материалы, получаемые керамическим методом из смеси мелких порошков окислов железа, цинка, никеля и других элементов. После прессования и обжигания получаются сердечники нужной формы. Ферриты имеют очень большое удельное сопротивление, и, следовательно, потери на вихревые токи очень малы, что позволяет применять их при высокой частоте.

Рис. 3-19. Прямоугольная петля гистерезиса.

Никель-цинковые ферриты, получаемые путем термического разложения солей, называются оксидными ферромагнетиками или оксиферами, по магнитным свойствам они близки к ферритам.

Ферриты и оксиферы весьма разнообразны по своим магнитным свойствам, а следовательно, и по применению (магнитнотвердые, магнитномягкие, с прямоугольной петлей гистерезиса и др.). Магнитодиэлектрики — это материалы, получаемые из смеси ферромагнитного порошка с диэлектриком, например поливинилхлоридом, полиэтиленом. Смесь формуется, прессуется и запекается.

Ферриты а магнитодиэлектрики широко применяются для сердечников трансформаторов различного назначения, для сердечников аппаратуры проводной и радиосвязи, в вычислительных устройствах, в автоматике и т. д. В частности, широко применяются кольцевые сердечники из ферритов с ррямоугольной петлей, обладающие свойством намагничиваться до насыщения при импульсе тока и затем длительно сохранять остаточную индукцию.

б) Магнитнотвердые материалы

Магнитнотвердые материалы характеризуются большой коэрцитивной силой, большой остаточной индукцией и поэтому используются для изготовления постоянных магнитов самого различного назначения. К этим материалам относятся: углеродистые, вольфрамовые, хромистые, кобальтовые стали, коэрцитивная сила которых , а остаточная индукция .

Они обладают ковкостью, поддаются прокатке и механической обработке.

К магнитнотвердым материалам относятся также сплавы с различным содержанием железа, алюминия, никеля, кремния, кобальта, известные под названиями: альни, альниси, альнико, магнико и др., обладающие лучшими магнитными свойствами, чем указанные выше материалы. Их коэрцитивная сила а остаточная индукция 0,2-2,25. Магниты из этих сплавов изготовляются отливкой и обрабатываются только шлифованием.

Металлокерамические магниты получаются спеканием порошков из сплавов альни и альнико.