Жидкие кристаллы. Материалы для твердотельных лазеров. Физические процессы в магнитных материалах, страница 4

Магнитомягкие материалы

Магнитомягкие материалы характеризуются высокой магнитной проницаемостью μ, высокой индукцией насыщения B_max и малой коэрцитивной силой Н_с. Используются в качестве сердечников трансформаторов и электромагнитов.

К низкочастотным магнитомягким материалам относят железо, кремнистую электротехническую сталь, низкокоэрцитивные железо-никелевые сплавы (пермаллои) и альсиферы (сплавы железа, алюминия и кремния).

Техническое железо получают рафинированием (очищением) чугуна в мартеновских печах, электролитическое – электролизом сернокислого (хлористого) железа. В качестве анода используется пластина чистого железа, в качестве катода – пластина стали. Карбонильное железо получают в виде тонкого порошка термическим разложением пентакарбонала Fe(CO) = Fe + 5CO. Негативное влияние на характеристики оказывают примеси с малым пределом растворимости (образующие включения). К наиболее вредным отностятся С₂, О₂, N и S.

Электротехническая сталь – основной материал массового потребления. Добавление кремния повышает удельное сопротивление и снижает потери на вихревые токи, а также константы магнитной анизотропии и магнитострикции. Свойства стали улучшаются путем текстурирования. Обжатие и прокатка вызывают преимущественную ориентацию зерен вдоль направления легкого намагничивания, обжиг – укрупнение зерен. В текстурированной стали μ максимально вдоль направления прокатки. К низкокоэрцитивным сплавам относятся низконикелевые пермаллои (40-50% Ni), высоконикелевые пермаллои (72-80% Ni) и супермаллой (79% Ni, 15% Fe, 0.5% Mn, 5% Mo). Стоимость определяется содержанием никеля, свойства зависят от примесей. Мо и Cr повышают ρ и μ, снижают В_мах и чувствительность к механическим деформациям. Cu, Si и Mn увеличивают ρ.

Среди низконикелевых пермаллоев наиболее распространены сплавы 45Н и 50Н, высоконикелевых – 79НМ, 80НХС, 76НХД. Характерная особенность пермаллоев – зависимость от механических нагрузок, поэтому сердечники помещают в немагнитные каркасы из пластика и алюминия.  Также к рассматриваемой группе относятся альсиферы (сплавы Al, Si, Fe). Они отличаются высокой хрупкостью и их можно размалывать в порошок и прессовать сердечники. Из альсиферов изготавливают магнитные экраны и корпуса приборов с толщиной стенки не менее 3 мм ввиду хрупкости сплавов.