www.wikidata.uk-ua.nina.az

Магнітні матеріали Магні тні матеріа ли речовини що істотно змінюють значення магнітного поля у якому вони знаходяться 1

Магнітні матеріали

Магні́тні матеріа́ли — речовини, що істотно змінюють значення магнітного поля, у якому вони знаходяться, і застосування яких у техніці обумовлене їхніми магнітними властивостями.

Підковоподібний магніт, виготовлений із сплаву заліза алніко

Серед поширених елементів високими феромагнітним властивостями характеризуються залізо, кобальт і нікель, серед рідкісноземельних — диспрозій, тербій, гадоліній, гольмій. Магнітні матеріали переважно є сплавами (феромагнетики), хоча існують й кераміки (ферити), які не проводять електричний струм. До складу майже всіх магнітних сплавів входять залізо, кобальт і нікель. Існують також сплави з немагнітних елементів, які мають невеликі феромагнітні властивості, — так звані сплави Гейслера.

Історична довідка Редагувати

Ще в старовину був відомий природний намагнічений мінерал магнетит, з якого в Китаї виготовляли стрілки магнітного компаса вже більше 2 тисяч років тому. Магнетит — слабкий магнетик; значно сильнішим магнетиком виявилося залізо.

Практичне застосування заліза як магнітного матеріалу почалося у 19-му столітті після відкриття Г. К. Ерстедом, М. Фарадєєм, Г. А. Лоренцом законів електромагнетизму й винайдення машин постійного струму, трансформатора і генераторів змінного струму та трифазного струму. З 1900 в електротехніці почали застосовувати кремнисті сталі, дещо пізніше — Fe-Ni сплави, що легко намагнічуються в слабких полях і набули поширення у техніці зв'язку. Значно прискорив процес розробки нових магнітних матеріалів розвиток теорії феромагнетизму. В середині 20 століття з'явилися оксидні магнітні матеріали — ферити, що слабко проводять електричний струм, їх стали використовувати в техніці високих і надвисоких частот.

Класифікація, властивості магнітних та особливості використання матеріалів Редагувати

Види магнітних матеріалів Редагувати

Магнітні матеріали широко використовують у сучасній промисловості. Більшу їхню частину за величиною коерцитивної сили поділяють на дві великі групи: магнітно-тверді (понад 1кА/м) та магнітно-м'які та входять вони до переважно групи прецизійних сплавів (високолеговані сплави з точним хімічним складом).

Магнітно-твердим матеріалам властиві мала магнітна проникність та великі гістерезисні втрати. Магнітно-твердими є магнітна сталь, сплави на основі систем Fe-Co-Mo-W, Fe-Ni-Al-Co, Fe-Ni-Al, сплав Pt-Co, барієві, стронцієві та кобальтові ферити, сплави кобальту з рідкісноземельними елементами та магнітно-тверді магнітодіелектрики. Вони відзначаються значними коерцитивною силою (5·103…7·105 А/м), залишковою магнітною індукцією (0,2…1,2 Тл) і магнітною енергією (103…105 Тл·А/м). З магнітно-твердих матеріалів виготовляють переважно постійні магніти.

Магнітно-м'які матеріали мають малу коерцитивну силу, велику магнітну проникність та малі гістерезисні втрати. До магнітно-м'яких матеріалів належать: електротехнічна сталь; залізо; залізонікелеві сплави, леговані молібденом; залізо-кобальтові сплави з добавкою ванадію; залізонікелькобальтові сплави; нікельцинкові і марганецьцинкові ферити та матеріали спеціального призначення — магнітно-м'які магнітодіелектрики, магнітострикційні матеріали, термомагнітні сплави тощо. У таких магнітних досить високі початкова (50…105) і максимальна (103…106) магнітна проникність, магнітна індукція насичення (0,2…2,4 Тл), температура Кюрі (450…1250 К), незначні коерцитивна сила (0,5…10 А/м), питомий електричний опір (10−7…10−8 Ом∙м за винятком феритів); великі магнітні втрати (1…103 Дж/м3). Їх використовують як провідники та перетворювачі магнітного поля у магнітних колах.

Хоча до магнітно-м'яких і магнітно-твердих матеріалів належить переважна більшість магнітних матеріалів, в окремі групи інколи виділяють:

  • термомагнітні сплави — феромагнітні сплави, що мають різко виражену температурну залежність намагніченості в заданому магнітному полі, використовуються у різноманітних реле;
  • магнітострикційні матеріали — магнітно-м'які матеріали, в яких досить великий ефект магнетострикції;
  • магнітодіелектрики — магнітні матеріали, що є зв'язаною в єдиний конгломерат сумішшю феромагнітного порошку і зв'язки-діелектрика (наприклад, бакеліту, полістиролу, гуми) та ін.

Відомі магнітні рідини, у яких завдяки поверхневому натягненню перебувають у зваженому стані дрібні порошки (нанопорошки) магнітно-твердих матеріалів і поводяться як суцільне середовище з несучою рідиною (розчинником). Проте такі рідини є складними та дорогими у виробництві та зберігають свої магнітні властивості значно менше, ніж справжні магнітні матеріали. Водночас, використовуючи магнітні рідини, можна вдосконалити низку приладів і пристроїв.

Характеристики магнітних матеріалів Редагувати

Важливою характеристикою магнітних матеріалів є петля гістерезису. Для магнітно-м'яких матеріалів вона надає інформацію про індукцію насичення матеріалу, його магнітну проникність та коерцитивну силу. Ці величини є вихідними даними для розрахунків магнітних кіл. Для магнітно-твердих матеріалів за другим квадрантом петлі гістерезису знаходять залишкову індукцію, коерцитивну силу за намагніченістю та індукцією, а також розраховують робочу точку постійного магніту. Ці дані дають можливість оцінити, який з матеріалів є найбільше придатним для використання у конкретному випадку.

Важливою характеристикою магнітного матеріалу є температура Кюрі. Якщо матеріал нагрівається вище від цієї температури, то він втрачає феромагнітні властивості, тобто стає немагнітним. При досягненні цієї температури втрачається магнітне впорядкування. Будь-який магнітний матеріал можна розмагнітити нагрівши його вище температури Кюрі.

Максимальна температура, при якій планують використовувати магнітно-твердий матеріал, є одним із основних критеріїв вибору класу матеріалу. Її називають робочою температурою, інколи — температурою 5 % незворотних втрат. Постійний магніт при кімнатній температурі може мати високі силові характеристики, великі зворотні втрати залишкової індукції та коерцитивної сили і бути взагалі непридатним при температурах вищих за його робочу температуру. Робоча температура магнітно-твердих матеріалів також суттєво залежить від форми та геометричних розмірів постійних магнітів. У таблицях робочих температур зазвичай наводять температуру для циліндрів намагнічених уздовж осі симетрії з відношенням довжини до діаметра, що дорівнює 0,7. Магніти у вигляді прямокутних призм мають робочу температуру на 10…20° вищу (при однакових відстанях між полюсами магнітів), ніж у циліндрів. Робоча температура постійного магніту також може бути підвищена збільшенням відстані між полюсами магніту іноді до 70 °С (при тих же поперечних розмірах). Робоча температура двох постійних магнітів зі злиплими торцями вища на 30…50 °С за робочу температуру окремого магніту. Найбільшу робочу температуру (до 550 °С) та найменші коефіцієнти температурних втрат мають магнітно-тверді матеріали на основі сплавів алніко. Проте їхня коерцитивна сила є відносно малою, що є їхнім суттєвим недоліком. Магнітні кола з використанням цих магнітів намагнічуються після складання магнітної системи для використання всіх потенціальних можливостей матеріалу. Якщо ці сплави намагнічуються окремо від магнітної системи, то при вилученні з пристрою, що намагнічує, вони втрачають частину залишкової індукції внаслідок невисокої коерцитивної сили (частково розмагнічуються). Матеріали з такими властивостями називають докритичними. На відміну від них, сплави на основі рідкісноземельних елементів (самарій-кобальтові, неодимові магніти) є закритичними. Для них немає значення намагнічувалися вони в магнітній системі або окремо від неї — вони зберігають свої високі магнітні властивості незалежно від способу намагнічування.

Особливості використання магнітних матеріалів Редагувати

Найкращі магнітні властивості нині мають сплави на основі системи Nd–Fe–B. Залишкова індукція деяких з них досягає майже 1,5 Тл, коерцитивна сила 800 кА/м, енергетичний здобуток 420 кДж/м3. У агресивних середовищах доцільно використовувати самарій-кобальтові магніти. Вони хоч і мають залишкову індукцію 1,2 Тл та енергетичний здобуток 260 кДж/м3, проте їм властиві кращі температурні коефіцієнти (0,03 % / °С).

Зазвичай магніти на основі рідкісноземельних елементів з високими магнітними властивостями, які є анізотропними, виготовляють методами порошкової металургії. Залишкова індукція ізотропних рідкісноземельних магнітів складає лише приблизно половину від індукції анізотропних магнітів, і, як наслідок, їх енергетичний здобуток у 4 рази менший порівняно з анізотропними магнітами. Недоліком анізотропних магнітів є неможливість їх намагнічування у напрямках перпендикулярних до осі легкого намагнічування. Індукція насичення магнітно-м'яких сплавів може досягати 2,45 Тл для деяких пермендюрів (49 КФ) та 2,2 Тл (електротехнічні сталі), що значно більше ніж у найкращих магнітно-твердих сплавів (1,5 Тл). Тому їх використовують для концентраторів і магнітопроводів у магнітних колах.

Див. також Редагувати

Примітки Редагувати

  1. ↑ Магнитные материалы // Большая советская энциклопедия : в 30 т. / главн. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : «Советская энциклопедия», 1969—1978. (рос.)
  2. ДСТУ 2725-94 Матеріали магнітні. Терміни та визначення.
  3. ↑ Магнітні матеріали // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
  4. Індукція насичення — максимально досяжне значення внутрішньої індукції магнітного матеріалу при даній температурі

Джерела Редагувати

Посилання Редагувати

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Magni tni materia li rechovini sho istotno zminyuyut znachennya magnitnogo polya u yakomu voni znahodyatsya 1 i zastosuvannya yakih u tehnici obumovlene yihnimi magnitnimi vlastivostyami 2 Pidkovopodibnij magnit vigotovlenij iz splavu zaliza alnikoSered poshirenih elementiv visokimi feromagnitnim vlastivostyami harakterizuyutsya zalizo kobalt i nikel sered ridkisnozemelnih disprozij terbij gadolinij golmij Magnitni materiali perevazhno ye splavami feromagnetiki hocha isnuyut j keramiki feriti yaki ne provodyat elektrichnij strum Do skladu majzhe vsih magnitnih splaviv vhodyat zalizo kobalt i nikel Isnuyut takozh splavi z nemagnitnih elementiv yaki mayut neveliki feromagnitni vlastivosti tak zvani splavi Gejslera Zmist 1 Istorichna dovidka 2 Klasifikaciya vlastivosti magnitnih ta osoblivosti vikoristannya materialiv 2 1 Vidi magnitnih materialiv 2 2 Harakteristiki magnitnih materialiv 2 3 Osoblivosti vikoristannya magnitnih materialiv 3 Div takozh 4 Primitki 5 Dzherela 6 PosilannyaIstorichna dovidka RedaguvatiShe v starovinu buv vidomij prirodnij namagnichenij mineral magnetit z yakogo v Kitayi vigotovlyali strilki magnitnogo kompasa vzhe bilshe 2 tisyach rokiv tomu Magnetit slabkij magnetik znachno silnishim magnetikom viyavilosya zalizo Praktichne zastosuvannya zaliza yak magnitnogo materialu pochalosya u 19 mu stolitti pislya vidkrittya G K Erstedom M Faradyeyem G A Lorencom zakoniv elektromagnetizmu j vinajdennya mashin postijnogo strumu transformatora i generatoriv zminnogo strumu ta trifaznogo strumu Z 1900 v elektrotehnici pochali zastosovuvati kremnisti stali desho piznishe Fe Ni splavi sho legko namagnichuyutsya v slabkih polyah i nabuli poshirennya u tehnici zv yazku Znachno priskoriv proces rozrobki novih magnitnih materialiv rozvitok teoriyi feromagnetizmu V seredini 20 stolittya z yavilisya oksidni magnitni materiali feriti sho slabko provodyat elektrichnij strum yih stali vikoristovuvati v tehnici visokih i nadvisokih chastot Klasifikaciya vlastivosti magnitnih ta osoblivosti vikoristannya materialiv RedaguvatiVidi magnitnih materialiv Redaguvati Magnitni materiali shiroko vikoristovuyut u suchasnij promislovosti Bilshu yihnyu chastinu za velichinoyu koercitivnoyi sili podilyayut na dvi veliki grupi magnitno tverdi ponad 1kA m ta magnitno m yaki ta vhodyat voni do perevazhno grupi precizijnih splaviv visokolegovani splavi z tochnim himichnim skladom Magnitno tverdim materialam vlastivi mala magnitna proniknist ta veliki gisterezisni vtrati Magnitno tverdimi ye magnitna stal splavi na osnovi sistem Fe Co Mo W Fe Ni Al Co Fe Ni Al splav Pt Co bariyevi stronciyevi ta kobaltovi feriti splavi kobaltu z ridkisnozemelnimi elementami ta magnitno tverdi magnitodielektriki Voni vidznachayutsya znachnimi koercitivnoyu siloyu 5 103 7 105 A m zalishkovoyu magnitnoyu indukciyeyu 0 2 1 2 Tl i magnitnoyu energiyeyu 103 105 Tl A m Z magnitno tverdih materialiv vigotovlyayut perevazhno postijni magniti 3 Magnitno m yaki materiali mayut malu koercitivnu silu veliku magnitnu proniknist ta mali gisterezisni vtrati Do magnitno m yakih materialiv nalezhat elektrotehnichna stal zalizo zalizonikelevi splavi legovani molibdenom zalizo kobaltovi splavi z dobavkoyu vanadiyu zalizonikelkobaltovi splavi nikelcinkovi i marganeccinkovi feriti ta materiali specialnogo priznachennya magnitno m yaki magnitodielektriki magnitostrikcijni materiali termomagnitni splavi tosho U takih magnitnih dosit visoki pochatkova 50 105 i maksimalna 103 106 magnitna proniknist magnitna indukciya nasichennya 0 2 2 4 Tl temperatura Kyuri 450 1250 K neznachni koercitivna sila 0 5 10 A m pitomij elektrichnij opir 10 7 10 8 Om m za vinyatkom feritiv veliki magnitni vtrati 1 103 Dzh m3 Yih vikoristovuyut yak providniki ta peretvoryuvachi magnitnogo polya u magnitnih kolah 3 Hocha do magnitno m yakih i magnitno tverdih materialiv nalezhit perevazhna bilshist magnitnih materialiv v okremi grupi inkoli vidilyayut termomagnitni splavi feromagnitni splavi sho mayut rizko virazhenu temperaturnu zalezhnist namagnichenosti v zadanomu magnitnomu poli vikoristovuyutsya u riznomanitnih rele magnitostrikcijni materiali magnitno m yaki materiali v yakih dosit velikij efekt magnetostrikciyi magnitodielektriki magnitni materiali sho ye zv yazanoyu v yedinij konglomerat sumishshyu feromagnitnogo poroshku i zv yazki dielektrika napriklad bakelitu polistirolu gumi ta in 1 Vidomi magnitni ridini u yakih zavdyaki poverhnevomu natyagnennyu perebuvayut u zvazhenomu stani dribni poroshki nanoporoshki magnitno tverdih materialiv i povodyatsya yak sucilne seredovishe z nesuchoyu ridinoyu rozchinnikom Prote taki ridini ye skladnimi ta dorogimi u virobnictvi ta zberigayut svoyi magnitni vlastivosti znachno menshe nizh spravzhni magnitni materiali Vodnochas vikoristovuyuchi magnitni ridini mozhna vdoskonaliti nizku priladiv i pristroyiv Harakteristiki magnitnih materialiv Redaguvati Vazhlivoyu harakteristikoyu magnitnih materialiv ye petlya gisterezisu Dlya magnitno m yakih materialiv vona nadaye informaciyu pro indukciyu nasichennya 4 materialu jogo magnitnu proniknist ta koercitivnu silu Ci velichini ye vihidnimi danimi dlya rozrahunkiv magnitnih kil Dlya magnitno tverdih materialiv za drugim kvadrantom petli gisterezisu znahodyat zalishkovu indukciyu koercitivnu silu za namagnichenistyu ta indukciyeyu a takozh rozrahovuyut robochu tochku postijnogo magnitu Ci dani dayut mozhlivist ociniti yakij z materialiv ye najbilshe pridatnim dlya vikoristannya u konkretnomu vipadku Vazhlivoyu harakteristikoyu magnitnogo materialu ye temperatura Kyuri Yaksho material nagrivayetsya vishe vid ciyeyi temperaturi to vin vtrachaye feromagnitni vlastivosti tobto staye nemagnitnim Pri dosyagnenni ciyeyi temperaturi vtrachayetsya magnitne vporyadkuvannya Bud yakij magnitnij material mozhna rozmagnititi nagrivshi jogo vishe temperaturi Kyuri Maksimalna temperatura pri yakij planuyut vikoristovuvati magnitno tverdij material ye odnim iz osnovnih kriteriyiv viboru klasu materialu Yiyi nazivayut robochoyu temperaturoyu inkoli temperaturoyu 5 nezvorotnih vtrat Postijnij magnit pri kimnatnij temperaturi mozhe mati visoki silovi harakteristiki veliki zvorotni vtrati zalishkovoyi indukciyi ta koercitivnoyi sili i buti vzagali nepridatnim pri temperaturah vishih za jogo robochu temperaturu Robocha temperatura magnitno tverdih materialiv takozh suttyevo zalezhit vid formi ta geometrichnih rozmiriv postijnih magnitiv U tablicyah robochih temperatur zazvichaj navodyat temperaturu dlya cilindriv namagnichenih uzdovzh osi simetriyi z vidnoshennyam dovzhini do diametra sho dorivnyuye 0 7 Magniti u viglyadi pryamokutnih prizm mayut robochu temperaturu na 10 20 vishu pri odnakovih vidstanyah mizh polyusami magnitiv nizh u cilindriv Robocha temperatura postijnogo magnitu takozh mozhe buti pidvishena zbilshennyam vidstani mizh polyusami magnitu inodi do 70 S pri tih zhe poperechnih rozmirah Robocha temperatura dvoh postijnih magnitiv zi zliplimi torcyami visha na 30 50 S za robochu temperaturu okremogo magnitu Najbilshu robochu temperaturu do 550 S ta najmenshi koeficiyenti temperaturnih vtrat mayut magnitno tverdi materiali na osnovi splaviv alniko Prote yihnya koercitivna sila ye vidnosno maloyu sho ye yihnim suttyevim nedolikom Magnitni kola z vikoristannyam cih magnitiv namagnichuyutsya pislya skladannya magnitnoyi sistemi dlya vikoristannya vsih potencialnih mozhlivostej materialu Yaksho ci splavi namagnichuyutsya okremo vid magnitnoyi sistemi to pri viluchenni z pristroyu sho namagnichuye voni vtrachayut chastinu zalishkovoyi indukciyi vnaslidok nevisokoyi koercitivnoyi sili chastkovo rozmagnichuyutsya Materiali z takimi vlastivostyami nazivayut dokritichnimi Na vidminu vid nih splavi na osnovi ridkisnozemelnih elementiv samarij kobaltovi neodimovi magniti ye zakritichnimi Dlya nih nemaye znachennya namagnichuvalisya voni v magnitnij sistemi abo okremo vid neyi voni zberigayut svoyi visoki magnitni vlastivosti nezalezhno vid sposobu namagnichuvannya Osoblivosti vikoristannya magnitnih materialiv Redaguvati Najkrashi magnitni vlastivosti nini mayut splavi na osnovi sistemi Nd Fe B Zalishkova indukciya deyakih z nih dosyagaye majzhe 1 5 Tl koercitivna sila 800 kA m energetichnij zdobutok 420 kDzh m3 U agresivnih seredovishah docilno vikoristovuvati samarij kobaltovi magniti Voni hoch i mayut zalishkovu indukciyu 1 2 Tl ta energetichnij zdobutok 260 kDzh m3 prote yim vlastivi krashi temperaturni koeficiyenti 0 03 S Zazvichaj magniti na osnovi ridkisnozemelnih elementiv z visokimi magnitnimi vlastivostyami yaki ye anizotropnimi vigotovlyayut metodami poroshkovoyi metalurgiyi Zalishkova indukciya izotropnih ridkisnozemelnih magnitiv skladaye lishe priblizno polovinu vid indukciyi anizotropnih magnitiv i yak naslidok yih energetichnij zdobutok u 4 razi menshij porivnyano z anizotropnimi magnitami Nedolikom anizotropnih magnitiv ye nemozhlivist yih namagnichuvannya u napryamkah perpendikulyarnih do osi legkogo namagnichuvannya Indukciya nasichennya magnitno m yakih splaviv mozhe dosyagati 2 45 Tl dlya deyakih permendyuriv 49 KF ta 2 2 Tl elektrotehnichni stali sho znachno bilshe nizh u najkrashih magnitno tverdih splaviv 1 5 Tl Tomu yih vikoristovuyut dlya koncentratoriv i magnitoprovodiv u magnitnih kolah Div takozh RedaguvatiPrecizijni splavi Nikelevi splavi Elektrotehnichna stal Magnit neodimovijPrimitki Redaguvati a b Magnitnye materialy Bolshaya sovetskaya enciklopediya v 30 t glavn red A M Prohorov 3 e izd M Sovetskaya enciklopediya 1969 1978 ros DSTU 2725 94 Materiali magnitni Termini ta viznachennya a b Magnitni materiali Ukrayinska radyanska enciklopediya u 12 t gol red M P Bazhan redkol O K Antonov ta in 2 ge vid K Golovna redakciya URE 1974 1985 Indukciya nasichennya maksimalno dosyazhne znachennya vnutrishnoyi indukciyi magnitnogo materialu pri danij temperaturiDzherela RedaguvatiCivilicin V Yu Magnitni materiali Arhivovano 24 sichnya 2019 u Wayback Machine Enciklopediya suchasnoyi Ukrayini red kol I M Dzyuba ta in NAN Ukrayini NTSh K Institut enciklopedichnih doslidzhen NAN Ukrayini 2001 2022 ISBN 966 02 2074 X Precizionnye splavy Spravochnik Pod red B V Molotilova M Metallurgiya 1974 448 s Postoyannye magnity Spravochnik Altman A B Gerberg A N Gladyshev P A i dr Pod red Yu M Pyatina 2 e izd pererab i dop M Energiya 1980 488 s Posilannya RedaguvatiMagnitni materiali Terminologichnij slovnik dovidnik z budivnictva ta arhitekturi R A Shmig V M Boyarchuk I M Dobryanskij V M Barabash za zag red R A Shmiga Lviv 2010 S 120 ISBN 978 966 7407 83 4 Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Magnitni materiali amp oldid 40398999