для чего используются магнитотвердые материалы

Магнитно-твёрдые материалы. Классификация, основные свойства, получение, применение.

Магнитно-твёрдые материалы –это магнитные материалы, которые намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магнитных полях напряжённостью в тысячи и десятки тысяч А/м (10 2 –10 3 Э).

Магнитно-твёрдые материалы характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы H_С, остаточной индукции Br, магнитной энергии (BH)max на участке размагничивания. После намагничивания магнитотвёрдые материалы остаются

постоянными магнитами из-за высоких значений Br и H_С. Большая коэрцитивная сила магнитно-твёрдых материалов может быть обусловлена следующими причинами:

1) задержкой смещения границ доменов благодаря наличию посторонних

включений или сильной деформации кристаллической решётки;

2) выпадением в слабомагнитной матрице мелких однодоменных ферромагнитных частиц, имеющих или сильную кристаллическую анизотропию, или анизотропию формы.

По применению магнитотвердые материалы подразделяют на материалы для постоянных магнитов и материалы для записи и длительного хранения звука, изображения и т. п.

Магнитно-твёрдые материалы классифицируют по разным признакам, например, по физической природе коэрцитивной силы, по технологическим признакам и другим. Из магнитно-твёрдых материалов наибольшее значение в технике приобрели: литые и порошковые (недеформируемые) магнитные материалы типа Fe-Al-Ni-Со; деформируемые сплавы типа Fe-Со-Mo, Fe-Со-V, Pt-Со; ферриты (гексаферриты и кобальтовый феррит). В качестве магнитно-твёрдых материалов используются также соединения редкоземельных элементов (особенно лёгких) с кобальтом; магнитопласты и магнитоэласты из порошков альнико, ферритов со связкой из пластмасс и резины, материалы из порошков Fe, Fe-Со, Mn-Bi, SmCo₅.

Литые высококоэрцитивные сплавы.

К этой группе относят сплавы систем Fе – Ni – Аl– Аl и Fе – Ni – Со – Аl. Высококоэрцитивное состояние этих сплавов обусловлено их дисперсионным распадом на две фазы при охлаждении до определенной температуры.

Таким образом, получается композиция из немагнитной матрицы и однодоменных магнитных включений.

Материалы, имеющие такую структуру, намагничиваются в основном за счет процессов вращения магнитных моментов доменов.

Однако без легирующих элементов эти сплавы практически не применяют. Помимо кобальта распространенными легирующими добавками являются медь, титан и ниобий. Добавки не только улучшают магнитные свойства, но и обеспечивают лучшую повторяемость характеристик, т. е. ослабляют зависимость магнитных свойств от химического состава, наличия примесей и отклонений от заданного режима термообработки.

Магнитные свойства магнитотвердых материалов зависят от кристаллографической и магнитной текстур. Магнитная текстура высококоэрцитивных сплавов создается путем их охлаждения в сильном магнитном поле. При этом достигается упорядоченное расположение пластинчатых элементов сильномагнитной фазы, которые своими осями легкого намагничивания ориентируются в направлении поля.

Такое магнитное текстурирование эффективно лишь для сплавов с высоким содержанием кобальта.

Текстурированный материал магнитноанизотропен. Наилучшие свойства у него обнаруживаются в том направлении, в котором при охлаждении на него действовало магнитное поле.

Кристаллическую текстуру создают методом направленной кристаллизации сплава, залитого в форму, используя особые условия теплоотвода. Недостатком является трудность изготовления изделий точных размеров вследствие хрупкости и высокой твердости. Из всех видов механической обработки допускается только обработка шлифованием.

Магниты из порошков.

Необходимость получить мелкие изделия со строго выдержанными размерами обусловила использование методов порошковой металлургии для производства постоянных магнитов. Различают металлокерами-ческие магниты и магниты из зерен порошка, скрепленных связующим веществом (металлопластические магниты).

Металлокерамические магниты получают путем прессования порошка, состоящего из измельченных тонкодисперсных магнитотвердых сплавов, и дальнейшим спеканием при высоких температурах по аналогии с процессами обжига керамики.

Процесс изготовления металлопластических магнитов аналогичен процессу прессования деталей из пластмасс, только в порошке содержится наполнитель в виде зерен измельченного магнитотвердого сплава, что требует высокие удельные давления на материал, доходящие до 500 МПа.

Металлопорошковые магниты экономически выгодны при массовом автоматизированном производстве, сложной конфигурации и небольших размерах магнитов. Металлопластическая технология позволяет получать магниты с арматурой.

Магнитотвердые ферриты.

Наиболее известен бариевый феррит ВаО∙6Fе₂О₃ (ферроксдюр), имеет гексагональную кристаллическую решетку с одноосной анизотропией.

Его высокая коэрцитивная сила у обусловлена малым размером кристаллических зерен и сильной магнитной кристаллогра-фической анизотропией. Технология производства подобна производству магнитомягких ферритов, только осуществляют более тонкий помол, и спекают при невысоких температурах (во избежание рекристаллизации).

Для придания анизотропии магнитных свойств материал текстурируют, путем формования массы сметанообразной консистенции в сильном магнитном поле (с напряженностью 650 – 800 кА/м).

Изготавливают в виде шайб и тонких дисков: отличаются высокой стабильностью по отношению к воздействию внешних магнитных полей и не боятся тряски и ударов.

К недостаткам следует отнести низкую механическую прочность, большую хрупкость, сильную зависимость магнитных свойств от температуры.

Источник

магнитотвёрдые материалы

Полезное

Смотреть что такое «магнитотвёрдые материалы» в других словарях:

МАГНИТОТВЁРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ — (магнитожёсткие материалы), намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магн. полях напряжённостью в тысячи и десятки тысяч А/м. Характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы, остаточной магн. индукции, магн.… … Естествознание. Энциклопедический словарь

МАТЕРИАЛЫ — (1) необработанные вещества (сырьё), из которых изготовляют разного рода смеси, массы, заготовки, изделия и др., а также предметы, вещества и информационные данные, используемые в различных технологических процессах с целью получения необходимых… … Большая политехническая энциклопедия

Магнитные материалы — Магнитные материалы, Магнетики материалы, вступающие во взаимодействие с магнитным полем, выражающееся в его изменении, а также в других физических явлениях изменение физических размеров, температуры, проводимости, возникновению… … Википедия

магнитные материалы — вещества, обладающие магнитными свойствами и изменяющие магнитное поле, в которое они помещены. Ими могут быть металлы и сплавы (гл. обр. ферромагнетики, такие, как Fe, Co, Ni, Cu, редкоземельные элементы), диэлектрики и полупроводники (ферри – и … Энциклопедия техники

магнитные материалы — применяются в технике для изготовления магнитопроводов, постоянных магнитов, носителей информации (магнитные диски, барабаны, ленты) и т. п. Разделяются на магнитомягкие и магнитотвёрдые материалы. * * * МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ,… … Энциклопедический словарь

магнитожёсткие материалы — то же, что магнитотвёрдые материалы. * * * МАГНИТОЖЕСТКИЕ МАТЕРИАЛЫ МАГНИТОЖЕСТКИЕ МАТЕРИАЛЫ, то же, что магнитотвердые материалы (см. МАГНИТОТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ) … Энциклопедический словарь

МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ — применяются в тех нике для изготовления магнитопроводов, пост, магнитов, носителей информации (магн. диски, барабаны, ленты) и т. п. Разделяются на магни томягкие и магнитотвёрдые материалы … Естествознание. Энциклопедический словарь

МАГНИТОЖЁСТКИЕ МАТЕРИАЛЫ — то же, что магнитотвёрдые материалы … Естествознание. Энциклопедический словарь

МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ — ферромагнитные материалы, обладающие магнитной проницаемостью (см. (14)), значительно большей единицы, сильно притягиваемые (см.) и существенно изменяющие магнитное поле вокруг себя (железо, никель, кобальт и их сплавы с различными примесями). М … Большая политехническая энциклопедия

Магнитная девиация — Магнитная девиация ошибка показаний магнитного компаса, а именно угол в плоскости горизонта между касательной к силовой линии магнитного поля планеты и направлением, соответствующем показанию магнитного компаса, эффект вызванный изменением… … Википедия

Источник

Свойства магнитотвердых материалов и области их применения

В настоящее время практически не найти отрасль техники, в которой бы не использовались системы с постоянными магнитами. Будь то радио- или акустика, СВЧ- или компьютерная техника, автоматика или измерительная техника, электро- или теплоэнергетика, металлургия или строительство, авто- или железнодорожный транспорт, медицина или сельское хозяйство, обогащение руд, очистка сыпучих продуктов от посторонних включений — всюду мы встречаем постоянные магниты. Они стали неотъемлемой частью нашей жизни.

Двигатели и генераторы, тормозные устройства и устройства бесконтактной передачи положения, захваты и подвесы, сепараторы и дефектоскопы, системы безопасности и замки — вот далеко не полный перечень технических устройств, в которых применяются постоянные магниты.

Магнитные системы с высокооднородным магнитным полем для магниторезонансных томографов; магниты и магнитные системы с резко неоднородным магнитным полем для магнитных сепараторов; магнитные системы с включаемым и выключаемым магнитным полем для захватов, магнитные системы с изменяющимся в пространстве магнитным полем для клистронов и ламп бегущей волны; магнитные системы с высокостабильным по температуре магнитным полем для вакуумных СВЧ-приборов и датчиков, магнитные системы с изменяющимся при изменении температуры магнитным полем для твердотельных ферритовых СВЧ-приборов — столь разнообразные функциональные свойства магнитных систем должны обеспечить конструкторы и разработчики РЭА. Именно поэтому поставщики магнитов в своих каталогах приводят таблицы не только магнитных параметров, но и другие физические свойства.

Постоянные магниты, подобно катализаторам, выступая в роли посредника, позволяют преобразовать один вид энергии в другой без потери своей собственной энергии. Наиболее общие категории применения постоянных магнитов следующие:

Магнитные поля используются не только в технических устройствах (где магнитные системы поддаются рассчёту), но и для влияния на биологические объекты. Так применение магнитного поля от природного материала (магнетита) для лечебных целей началось ещё в далёкой древности, интенсивно использовалось в средние века и активно используется в настоящее время в таких странах, как Япония, Китай, США. Однако до настоящего времени ведутся дискуссии на тему вредны ли магнитные поля или полезны, как они могут воздействовать на живой организм или растение, если величину этого воздействия невозможно замерить прибором непосредственно в момент воздействия?

Теоретические расчёты силы влияния магнитного поля на молекулы воды (а всё живое состоит по большей части из воды) дают столь малые значения, что поверить в их значимость для живой природы не представляется возможным. В то же время многолетнее (более 50 лет) промышленное использование процессов омагничивания воды в теплотехнике (для предотвращения образования накипи в котлах и трубопроводах) и при изготовлении бетона (для его упрочнения) является наглядным доказательством того, что при омагничивании воды с ней что-то происходит. Обобщение всех, высказанных в научных публикациях, гипотез и эффектов, наблюдаемых при омагничивании водных систем, позволяет сформулировать следующий механизм действия магнитного поля на водные системы.

Вышеописанным механизмом можно объяснить практически все наблюдаемые эффекты:

Посколько градиентное магнитное поле не лекарство, а только стимулятор (ускоритель) процессов, связанных с диффузией ионов жизненно важных веществ (калия, натрия, кальция, магния, железа) или молекул лекарств через биологические мембраны, протекающих во времени, то и эффективность применения таких магнитов можно оценить не в момент воздействия, а только последствиями от него, которые обнаруживаются спустя длительное время.

Магнитные материалы после обнаружения Фарадеем явления электромагнитной индукции прошли длительный путь совершенствования, т.к. чем выше создаваемая ими в рабочем пространстве индукция, тем более эффективно можно превращать механическую энергию в электрическую (электрогенераторы) или электрическую в механическую (электродвигатели).

На диаграмме, взятой из каталога фирмы TDK, представлена история развития магнитотвёрдых материалов:

В технике идёт постепенное замещение одних материалов на другие, но у каждого материала есть свои плюсы, которые обеспечат им потребность ещё длительное время. Например, ферритовые магниты на порядок дешевле, чем из NdFeB, и нет никаких ограничений с сырьевой базой. Кроме того, ферриты имеют очень низкую электрическую проводимость, что обеспечивает их преимущество при работе в высокочастотных полях ( магнетроны, СВЧ-связь и другое). Магниты из AlNiCo могут работать при температуре до 500°С, а у SmCo самый низкий температурный коэффициент намагниченности, что очень важно для некоторых приборов.

В ниже представленной таблице проведено Сравнение основных характеристик разных магнитотвёрдых материалов

Примечание: при сравнении цен за единицу веса необходимо учитывать:

Информация об основных характеристиках МТМ в в виде наглядных диаграмм

Специалисты — разработчики магнитных систем для технического применения магнитных материалов должны в каждом случае учесть всё: стоимость, магнитные параметры, возможность изготовить изделие нужной геометрии, прочностные характеристики, влияние изменений температуры на магнитные и физические свойства, электропроводность, сопротивляемость размагничиванию (Нсм) и другое. Поэтому в информации по конкретным магнитным материалам представлены не только внешний вид, магнитные параметры разных марок разных материалов, но также кривые их размагничивания, формы и возможные размеры магнитов, другие физические немагнитные параметры.

Неспециалисты, но люди с фантазией и любознательные могут приобрести готовые изделия: магнитный конструктор или магнитные игры. Интересны для бытового применения сувенирные магниты для холодильника. Такие магниты могут быть предметом коллекционирования. Простые отдельные магниты в виде шаров, эллипсоидов, пирамид и конусов также можно использовать для игр или исследований на объектах живой природы.

Выбирайте, заказывайте, делитесь с нами своими идеями и задавайте нам вопросы, т.к. мы знаем о магнитах всё, ну или почти всё!

Источник