Классификация магнитных материалов и их свойства

Диапазон изменения различных магнитных свойств у магнит­ных материалов весьма неодинаков. Сопоставляя параметры петли гистерезиса широкого круга промышленных магнитных материалов, можно заметить, что индукция насыщения и остаточная индукция изменяются всего в несколько раз, в то время как коэрцитивная сила — в сотни тысяч и миллионы раз.

Для материалов с малым значением Н_с характерны однород­ность структуры, незначительная кристаллографическая анизотро­пия и магнитострикция, минимум механических напряжений, раз­личных примесей и включений. Такое состояние магнитного мате­риала характеризуется также высокими значениями магнитной проницаемости.

Исходя из различий в коэрцитивной силе в технике принято разделение магнитных материалов на магнитомягкие и магнитотвердые. Характерными свойствами магнитомягких материалов является малое значение коэрцитивной силы, в связи с чем они способны намагничиваться до насыщения даже в слабых полях. Эти материалы обладают высокой магнитной проницаемо­стью и малыми потерями на перемагничивание.

Магнитотвердые материалы (материалы для постоян­ных магнитов) обладают высокими значениями коэрцитивной силы, большой удельной энергией. Эта энергия пропорциональна произве­дению остаточной индукции на величину коэрцитивной силы.

Магнитомягкие, т. е. легко намагничивающиеся материалы, имеют узкую петлю гистерезиса небольшой площади при высоких значениях индукции (рис. 19.10, а, б, в, табл. 19.1). Материалы этого типа с округлой петлей гистерезиса (рис. 19.10, а, б) применяют для работы в низкочастотных магнитных полях. Магнитомягкие материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (рис. 19.10, в) используют в импульсных устройствах магнитной памяти.

Магнитотвердые материалы намагничиваются с трудом, но спо­собны длительное время сохранять сообщенную им энергию. Для них характерна широкая петля гистерезиса большой площади (рис. 19.10, г), служат эти материалы для изготовления постоян­ных магнитов.

Границы значений коэрцитивной силы, по которым материал можно отнести к группе магнитомягких или магнитотвердых, до­статочно условны. К магнитомягким относят материалы с вели­чиной Н_с менее 4кА/м, а к магнитотвердым — материалы с величиной Н_с более 4кА/м.

 

 

К слабомагнитным веществам относятся диамагнетики и парамаг­нетики.

Парамагнетики отличаются тем, что при помещении этих веществ в магнитное поле они усиливают его внутри себя. Это происходит из-за совпадения направления намагниченности парамагнетиков с направлением внешнего поля. К парамагнетикам относят алюминий, платину и др.

Диамагнетики характеризуются тем, что ослабляют внутри себя то магнитное поле, которое действует извне. Это происходит вследствие того, что их намагниченность направлена против внеш­него поля. К этим веществам относят большинство органиче­ских соединений и ряд металлов: медь, серебро, золото, свинец и др.

Наибольший интерес с точки зрения технического применения представляют сильномагнитные вещества к которым от­носят ферромагнетики и ферримагнетпкн.

Ферромагнетики характеризуются, во-первых, способно­стью сильно намагничиваться даже в слабых полях. Вторая их особенность состоит в том, что выше определенной температуры, называемой температурой Кюри ферромагнитное со­стояние вещества переходит в парамагнитное, т. е. магнитная вос­приимчивость, снижается на три-четыре порядка. К ферромагнети­кам относят железо, никель, кобальт и их сплавы, сплавы хрома и марганца и др.

Ферримагнетики — это вещества, получившие название от сложных оксидных материалов—ферритов. Они имеют свойства, во многом подобные свойствам ферромагнетиков, но значительно уступают им по величине предельной намагниченности. Под ферритами понимают соединения оксида железа Fe2O3 с оксидом металла МеО типа МеО·Fe2O3. Магнитные свойства ферримагнетиков тесно связаны с взаимным расположением в кристаллической решетке ионов железа и металла.

По данным современной теории в ферромагнитном веществе в отсутствие внешнего магнитного поля существуют самопроизволь­но намагниченные области, называемые магнитными доменами. В доменах магнитные моменты электронов ориентированы парал­лельно друг другу. В зависимости от кристаллической структуры вещества домены имеют различную форму. Линейные размеры до­менов составляют от тысячных до десятых долей миллиметра. Направления намагниченности отдельных доменов располагаются неупорядоченно, из-за чего общая намагниченность материала рав­на нулю (рис. 19.1).

Ферро- и ферримагнетики являются кристаллическими вещест­вами. Намагничивание отдельных кристаллов (монокристаллов) ферромагнитных веществ имеет свои особенности: в кристаллах различают направления наилучшего (легкого) и наихудшего (трудного) намагничивания (магнитная анизотропия). На рис. 19.2 показаны направления легкого и трудного намагничивания трех основных ферромагнитных элементов: железа, никеля и ко­бальта. Железо и его сплавы Fe-Ni, Fe-Si кристаллизуются в куби­ческой структуре и осями легкого намагничивания у них являются ребра куба, а самого трудного — пространственные диагонали. Для никеля, имеющего также кубическую структуру, распределе­ние осей намагничивания противоположное. Направления легкого и трудного намагничивания кристалла кобальта, имеющего гекса­гональную структуру, показаны на рис. 19.2, в.

 

⇐ Предыдущая19202122232425262728

Поделиться: