Конструкционные материалы. Основные требования, предъявляемые к конструкционным материалам, страница 22

По объему применения электротехнические стали занимают первое место среди всех других магнитно-мягких ферромагнитных материалов. Они широко используются в магнитных цепях электрических машин, аппаратов и приборов, работающих на постоянном и переменном токах на частотах до 400…500 Гц (генераторы, трансформаторы всех систем, реле, электромагнитные аппараты и приборы).

Пермаллои. Для получения больших индукций в слабых магнитных полях применяют сплавы, отличающиеся большой начальной проницаемостью. Это сплавы Fе-Ni — пермаллой и Fе-Аl-Si — альсифер. В промышленности наиболее широкое применение имеют железоникелевые сплавы, которые хорошо обрабатываются резанием и штамповкой. Для улучшения электромагнитных и технологических свойств эти сплавы часто дополнительно легируют. Так, присадки молибдена и хрома уменьшают чувствительность к механическим деформациям, одновременно повышая удельное электросопротивление и магнитную проницаемость. Присадка меди стабилизирует свойства, улучшает механическую обрабатываемость сплава, повышает удельное сопротивление ρ. Кремний и марганец также увеличивают ρ.

Магнитная проницаемость пермаллоев в слабых полях в десятки и сотни раз больше, чем магнитная проницаемость технического железа и электротехнических сталей, а коэрцитивная сила очень мала. Магнитное насыщение этих сплавов значительно ниже, чем электротехнических сталей.

Все пермаллойные сплавы по составу делят на две группы: низконикелевые с содержанием 35…65 % Ni, имеющие довольно высокую начальную магнитную проницаемость μн (до 4000) при относительно высокой индукции насыщения, и высоконикелевые с содержанием 75…80 % Ni с чрезвычайно высокой магнитной проницаемостью μн (до 35000), но меньшей индукцией насыщения.

Первую группу сплавов применяют для сердечников малогабаритных трансформаторов, дросселей, реле и деталей магнитных цепей, работающих в области повышенных индукций. Вторую группу сплавов используют для магнитных экранов, сердечников малогабаритных трансформаторов и других устройств, работающих в слабых магнитных полях. Эти сплавы изготовляются в виде холоднокатаных листов и лент толщиной 0,0015…2,5 мм, горячекатаных листов толщиной 3…22 мм и прутков толщиной 8…100 мм. Типовой состав и магнитные свойства железоникелевых сплавов (пермаллоев) приведены в табл. 13.

Таблица 13

Состав и магнитные свойства железоникелевых сплавов

Примечания: 1. Значения приведены для холоднокатаных лент.

2. В скобках указаны значения магнитной проницаемости μ для улучшенных сортов.

3. Высокие значения μ получаются после термомагнитной обработки.

* Вrs = 0,9

** Вrs = 0,85.

В марках пермаллоев буква Н — обозначает никель, К — кобальт, Г — марганец, X —хром, С — кремний, Д — медь, дополнительная буква П обозначает сплав с прямоугольной петлей гистерезиса. Цифра в марке указывает процентное содержание никеля.

Альсиферы составляют группу нековких сплавов. Это хрупкие сплавы системы Fе-Аl-Si, допускающие изготовление изделий только способом литья. Они обладают хорошими литейными свойствами, поэтому их применяют в виде фасонных тонкостенных: отливок и для получения тонких порошков при изготовлении магнитодиэлектриков. Альсиферы не содержат дорогих и дефицитных легирующих элементов, обладают очень высокой проницаемостью μн = 35000, малой коэрцитивной силой Нс = 1,8 А/м, большим электросопротивлением и низкими потерями на гистерезис.

К высокочастотным магнитно-мягким материалам относятся, как выше указывалось, магнитодиэлектрики и ферриты.

Магнитодиэлектрики представляют собой спрессованные смеси очень мелкого ферромагнитного порошка (альсифер, карбонильное железо, пермаллой и др.) с изолирующим материалом (бакелитовая смола, полистирол и др.). Основа обладает высокими магнитными свойствами, а связка образует между частицами магнитного порошка сплошную изоляционную пленку, поэтому возникающие вихревые токи малы, и, следовательно, уменьшаются электрические потери при работе магнитных материалов на высоких частотах.