Вида магнитных материалов

Все магнитные материалы делятся на:

- магнитомягкие

- магнитотвердые

Магнитомягкие материалы.

К ним относятся материалы с высокой магнитной проницаемостью среды и малой коэрцитивной силой .

Магнитомягкие материалы обладают следующими свойствами:

- способны намагничиваться до насыщения, даже в слабых магнитных полях

- узкая петля гистерезиса

- малые потери на намагничивание

Существуют специальные группы:

- материалы с прямоугольной петлей гистерезиса

- ферриты для СВЧ

- магнитострикционные материалы

Магнитомягкие материалы используют в местах, где актуально КПД, определяемое потерями энергии. Одной из основных причин потерь энергии является потеря энергии на вихревые токи. Поскольку в переменном магнитном поле внутри объема материала наводятся вихревые токи. Для борьбы с потерями электрической энергии используют материалы с большим удельным сопротивлением, а весь материал делят на пластины.

Основой электротехнических материалов является железо. Для повышения сопротивления в железо добавляют кремний. Такое железо получается достаточно хрупким.

Текстурированные магнитные материалы.

Специальной обработкой материалу придается анизотропия свойств. Например, магнитная проницаемость среды вдоль ленты больше магнитной проницаемости среды поперек ленты. Толщина пластин в трансформаторах имеет определенный оптимум. Чем тоньше листы, тем меньше потери на вихревые токи. С последующим уменьшением толщины, начиная с определенного размера, наблюдается резкий рост коэрцитивной силы.

В качестве магнитных материалов часто используют сплавы. Пермаллой (сплав железа и никеля). Наибольшая магнитная проницаемость среды достигается при 75% никеля, однако у сплава невысокое удельное сопротивление, поэтому существенны потери на вихревые токи (Особенно на ВЧ). Альсифер (сплав алюминия, кремния, железа). Изделия изготавливают в основном путем прессования из порошков. Эти материалы, как правило, используются для низких частот. Для высоких частот используются ферриты и магнитодиэлектрики. У ферритов . Ферриты используются в основном в виде ферритовой керамики. Исходными продуктами при изготовлении являются: порошок окислов и различные пластификаторы.

Основными причинами потерь в ферритах являются: релаксационная и резонансная. Каждой марке соответствует своя частота.

В слабых магнитных полях ферриты могут заменять стали. В сильных полях не применяются, т.к. они быстро насыщаются. Основное применение ферриты нашли в качестве сердечников, в фильтрах, в широкополосных трансформаторах, и магнитных антеннах. Монокристаллы ферритов применяют для магнитных записей.

К низкокоэрцитивным сплавам относят также магнитодиэлектрики. Их получают с помощью прессования порошкового ферромагнитного материала с изолирующей связкой. Связка образует сплошную изоляцию между зернами. По некоторым свойствам они лучше ферритов.

Магнитотвердые материалы.

От магнитомягких материалов они отличаются высокой коэрцитивной силой, т.е. площадь петли гистерезиса у них больше.

Две основных области применения магнитотвердых материалов:

- для изготовления постоянных магнитов

- для записи и длительного хранения информации

Основное требование, предъявляемое к магнитотвердым материалам: максимальная концентрация энергии магнитного поля в окружающем пространстве. Для получения большой коэрцитивной силы необходимо затруднить процесс перемагничивания. Нужно воспрепятствовать смещению границ доменов. Домены, у которых магнитный момент совпадает с внешним магнитным полем, распространяют свои границы за счет соседних областей. Для затруднения процесса намагничивания необходимо магнитные моменты доменов повернуть и так их зафиксировать. Такого результата можно добиться путем охлаждения в сильном магнитном поле. Основные материалы: железо, никель, алюминий, кобальт.

Особенно перспективны металлокерамические магниты. Их изготавливают прессованием металлов и магнитов.

Для магнитной записи применяют ленты с порошком магнитотвердых материалов. Чем выше коэрцитивная сила, тем ниже размагничиваемость ленты. Магнитный порошок для лент имеет сильно вытянутую игольчатую структуру с ориентацией вдоль ленты. Чем меньше частицы, тем меньше шумовой фон ленты. Для широкополосности используют железо и хром.