Конструкционные материалы. Основные требования, предъявляемые к конструкционным материалам, страница 23

Магнитодиэлектрики имеют сравнительно низкую магнитную проницаемость (10…120), но обладают хорошей температурной стабильностью магнитных свойств и применяются на частотах вплоть до 1 МГц. Из-за сильного размагничивающего фактора их применяют главным образом в слабых магнитных полях и широко используют в технике связи.

Ферриты. Другим существенным фактором, позволяющим резко сократить электрические потери, является повышение удельного электросопротивления самого ферромагнетика. Высокое электросопротивление имеют магнитные материалы, называемые ферритами, которые в современной электронике играют исключительно важную роль.

Магнитно-мягкие ферриты представляют собой поликристаллические вещества темно-серого цвета, получаемые, подобно керамике, спеканием смеси оксида железа Fе2О3 с другими оксидами металлов. Большое значение имеют ферриты с общей формулой МеО•Fе2О3, где Ме — ион двухвалентного металла (Ni, Мn, Сu, Со, Мg и др.), иногда одновалентного металла. Наибольшее применение получили ферриты, имеющие кубическую решетку, подобную шпинели МgО•Fе2О3 (минерал). Основным оксидом в составе ферритов является оксид железа. По составу ферриты могут быть простыми — моноферриты, двойными — биферриты и многокомпонентными — полиферриты. Моноферриты состоят из оксида железа и оксида другого металла, например феррита никеля NiOFе2О3. Для практического использования применяются смеси простых ферритов. В этом случае получают твердые растворы двух или нескольких ферритов. Более широкое применение получили биферриты: никель-цинковые, марганец-цинковые, литий-цинковые и др.

В маркировке ферритов приняты следующие обозначения: число перед буквами указывает значение μн, первая буква Н — низкочастотный, ВЧ — высокочастотный; далее следуют буквы, обозначающие состав ферритов, например М — марганец-цинковый, Н — никель-цинковый и т.п. Следующие буквы обозначают особый режим работы (И — импульсный, С — сильные поля). У высокочастотных и сверхвысокочастотных ферритов состав не указывают. В обозначении СВЧ ферритов на первом месте стоит число, соответствующее среднему значению длины волны в сантиметрах, на втором — буквы СЧ, обозначающие сверхвысокочастотный диапазон. Последнее число у всех марок обозначает порядковый номер разновидности феррита. Примеры: 600НН, 200НН2, 150ВЧ — никель-цинковые ферриты; 6000НМ, 2000НМ1, 1500НМ2 — марки марганец-цинковых ферритов.

Удельное электросопротивление у некоторых ферритов очень высокое и достигает 1010 Ом м. Это и определяет возможность их применения в устройствах, работающих в области высоких и сверхвысоких частот.

Магнитные и электрические свойства ферритов зависят не только от химического состава, но и от условий эксплуатации. Для оценки допустимого частотного диапазона вводят понятие граничной частоты феррита, при которой начинается быстрый рост магнитных потерь на перемагничивание и tg δм достигает значения 0,1.

По магнитным свойствам ферриты значительно уступают ферромагнетикам и не могут конкурировать с ними в области низких частот, так как обладают большей коэрцитивной силой (до нескольких десятков и сотен ампер на метр и меньшими значениями остаточной индукции и индукции насыщения.

По сравнению с металлическими ферромагнетиками необходимо отметить следующие недостатки ферритов:

- низкая температура точки Кюри (200…300 °С), что ограничивает верхний предел рабочей температуры, так как в непосредственной близости от точки Кюри у всех ферритов магнитные свойства резко ухудшаются;

- низкая индукция насыщения, что не позволяет использовать ферриты для мощных низкочастотных силовых трансформаторов;

- высокая твердость и хрупкость затрудняет их механическую обработку, возможно только шлифование.

Магнитно-мягкие ферриты применяют для магнитопроводов, работающих в слабых и сильных магнитных полях высокой частоты (до 100 МГц) и в импульсном режиме. Кроме области радиотехники, их также применяют для изготовления магнитных усилителей, сердечников трансформаторов и катушек индуктивности, деталей отклоняющих систем и т. д.