Класификация и основни характеристики на магнитните материали

Всички вещества в природата са магнитни в разбирането, че имат определени магнитни свойства и взаимодействат по определен начин с външно магнитно поле.

Материалите, използвани в технологията, се наричат ​​магнитни, като се вземат предвид техните магнитни свойства. Магнитните свойства на веществото зависят от магнитните свойства на микрочастиците, структурата на атомите и молекулите.

Класификация на магнитните материали

Магнитните материали се делят на слабомагнитни и силно магнитни.

ДА СЕ слабо магнитни включват диамагнети и парамагнетици.

Силно магнитни — феромагнети, които от своя страна могат да бъдат магнитно меки и магнитно твърди. Формално разликата в магнитните свойства на материалите може да се характеризира с относителната магнитна пропускливост.

Диамагнети се отнася до материали, чиито атоми (йони) нямат произтичащ магнитен момент. Външно диамагнетите се проявяват чрез изтласкване от магнитното поле. Те включват цинк, мед, злато, живак и други материали.

Парамагнити се наричат ​​материали, атомите (йони) на които имат резултат магнитен момент, независим от външното магнитно поле. Външно парамагнитите се проявяват чрез привличане нехомогенно магнитно поле… Те включват алуминий, платина, никел и други материали.

Феромагнити наричани материали, в които тяхното собствено (вътрешно) магнитно поле може да бъде стотици и хиляди пъти по -високо от външното магнитно поле, което го е причинило.

Всяко феромагнитно тяло е разделено на области — малки участъци от спонтанна (спонтанна) магнетизация. При липса на външно магнитно поле, посоките на магнетизиращите вектори на различни области не съвпадат и получената намагнитване на цялото тяло може да бъде нула.

Има три типа процеси на феромагнитно намагнитване:

1. Процесът на обратимо изместване на магнитни домейни. В този случай има изместване на границите на областите, ориентирани най -близо до посоката на външното поле. Когато полето бъде премахнато, домейните се изместват в обратна посока. Областта на обратимо изместване на домейни се намира в началната част на кривата на намагнитване.

2. Процесът на необратимо изместване на магнитни домейни. В този случай изместването на границите между магнитните домейни не се премахва с намаляване на магнитното поле. Началните позиции на домейните могат да бъдат постигнати в процеса на обръщане на намагнитването.

Необратимото изместване на границите на домейна води до появата магнитна хистерезис — изоставането на магнитната индукция от сила на полето.

3. Процеси на ротация на домейн. В този случай завършването на процесите на изместване на границите на домейна води до техническо насищане на материала. В областта на насищане всички области се въртят по посока на полето. Хистерезисният контур, който достига до областта на насищане, се нарича граница.

Ограничаващата хистерезисна верига има следните характеристики: Bmax — индукция на насищане; Br — остатъчна индукция; Hc — забавяща (принудителна) сила.

Материали с ниски стойности на Hc (тесен цикъл на хистерезис) и високи магнитна пропускливост се наричат ​​меки магнитни.

Материали с високи стойности на Hc (широк контур на хистерезис) и ниска магнитна пропускливост се наричат ​​магнитно твърди материали.

По време на намагнитване на феромагнетик в променливи магнитни полета винаги се наблюдават загуби на топлинна енергия, тоест материалът се нагрява. Тези загуби се дължат на хистерезис и загуби на вихрови токове… Загубата на хистерезис е пропорционална на площта на хистерезисния контур. Загубите на вихрови токове зависят от електрическото съпротивление на феромагнетика. Колкото по -голямо е съпротивлението, толкова по -ниски са загубите на вихровия ток.

Магнитно меки и магнитно твърди материали

Меките магнитни материали включват:

1. Технически чисто желязо (електрическа нисковъглеродна стомана).

2. Електротехнически силициеви стомани.

3. Желязо-никелови и желязо-кобалтови сплави.

4. Меки магнитни ферити.

Магнитните свойства на нисковъглеродната стомана (технически чисто желязо) зависят от съдържанието на примеси, изкривяване на кристалната решетка поради деформация, размер на зърната и топлинна обработка. Поради ниското си съпротивление, чистото желязо в търговската мрежа се използва доста рядко в електротехниката, главно за магнитни вериги с постоянен магнитен поток.

Електротехническата силициева стомана е основният магнитен материал за масово потребление. Това е желязо-силициева сплав. Легирането със силиций ви позволява да намалите принудителната сила и да увеличите съпротивлението, тоест да намалите загубите на вихрови токове.

Листовата електрическа стомана, доставена в отделни листове или рулони, и лентовата стомана, доставяна само в бобини, са полуготови продукти, предназначени за производството на магнитни вериги (жила).

Магнитните сърцевини се образуват или от отделни плочи, получени чрез щамповане или изрязване, или чрез навиване от ленти.

Наричат ​​се сплави от никел-желязо пермалоид… Те имат голяма първоначална магнитна пропускливост в областта на слабите магнитни полета. Permalloy се използва за ядра на малки по размер силови трансформатори, дросели и релета.

Ферити са магнитна керамика с високо съпротивление, 1010 пъти по -високо от това на желязото. Феритите се използват във високочестотни вериги, тъй като тяхната магнитна пропускливост практически не намалява с увеличаване на честотата.

Недостатъците на феритите са тяхната ниска индукция на насищане и ниска механична якост. Следователно феритите обикновено се използват в електрониката с ниско напрежение.

Магнитно твърдите материали включват:

1. Отлейте магнитно твърди материали на базата на сплави Fe-Ni-Al.

2. Прахообразни твърди магнитни материали, получени чрез пресоване на прахове с последваща термична обработка.

3. Твърди магнитни ферити. Магнитно твърдите материали са материали за постоянни магнитиизползвани в електродвигатели и други електрически устройства, които изискват постоянно магнитно поле.