Физическая энциклопедия - магнитно-мягкие материалы

магнитные материалы (ферромагнетики), к-рые намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в относительно слабых магн. полях напряжённостью H=8-800 А/м (=0,1-10 Э). При темп-pax ниже Кюри точки (у технически чистого железа, напр., ниже 768В°С) М.-м. м. спонтанно намагничены, но внешне не проявляют магн. св-в, т. к. состоят из хаотически ориентированных намагниченных до насыщения областей (доменов). М.-м. м. характеризуются высокими значениями магнитной проницаемости начальной ma=102-105 и максимальной mмакс=103 -106. Коэрцитивная сила Нс М.-м. м. колеблется от 0,8 до 8 А/м (от 0,01 до 0,1 Э), а потери на магн. гистерезис очень малы=1-103 Дж/м3 (10-104 эрг/см3) на один цикл перемагничивания. Способность М.-м. м. намагничиваться до насыщения в слабых магн. полях обусловлена низкими значениями энергии магнитной анизотропии, а у нек-рых из них (напр., у М.-м. м. на основе Fe-Ni и у ряда ферритов) также низкими значениями констант магнитострикции. Эти св-ва приводят к тому, что намагничивание (включающее процессы смещения границ доменов и вращения их вектора намагниченности Js) не требует значит. полей и энергий. Подвижность доменных границ, способствующая намагничиванию, снижается в случае присутствия в материале разл. неоднородностей и напряжений (растёт энергия, необходимая для их смещения). Поэтому ферромагнетики, содержащие заметные кол-ва примесей внедрения (С, N, О и др.), дислокаций и др. дефектов кристаллич. решётки, обладают св-вами М.-м. м. лишь при малых значениях энергии доменных границ (малой энергии анизотропии). Если же энергия доменных границ велика, то материал будет магнитно-мягким, когда его структура имеет мало дефектов. Получение малодефектных М.-м. м. связано с большими технологич. трудностями. К М.-м. м. принадлежат ряд сплавов (напр., перминвары) и нек-рые ферриты с малой энергией магн. кристаллич. анизотропии, но с хорошо выраженной одноосной анизотропией, формирующейся при отжиге материала в магн. поле. Нек-рые М.-м. м. (напр., пермендюр) имеют слабую анизотропию, но большие значения магнитострикции. Важнейшими представителями М.-м. м., применяемых в технике слабых токов, явл. бинарные и легиров. сплавы на основе Fe-Ni (пермаллои), имеющие низкую Нс=0,01 Э и очень высокие ma (до 105) и mмакс (до 106).

К этой же группе относятся сплавы на основе Fe-Co (напр., пермендюр), к-рые среди М.-м. м. обладают наивысшими точкой Кюри (950-980В°С) и значением магн. индукции насыщения Bs, достигающей 2,4•104 Гс (2,4 Тл), а также сплавы Fe-Аl и Fe-Si-Al. Для работы при частотах до 105 Гц используются сплавы на основе Fe-Со-Ni с пост. магн. проницаемостью, достигаемой термич.

обработкой образцов в поперечном магн. поле, к-рое формирует индуцированную одноосевую анизотропию. Постоянство магн. проницаемости (в пределах 15%) сохраняется при индукциях до 8000 Гс и обеспечивается тем, что при намагничивании таких М.-м. м. процесс вращения Js явл. доминирующим. В области частот 104-108 Гц нашли применение магнитодиэлектрики. В технике слабых токов используются смешанные ферриты (напр., соединение из цинкового и никелевого ферритов), а также ферриты-гранаты. Для них характерно высокое электрическое сопротивление и практическое отсутствие скин-эффекта. Ферриты-гранаты применяются при очень высоких частотах (если невелики диэлектрические потери).

К новым видам М.-м. м. относятся т. н. аморфные материалы (металлические стёкла, или метгласы). Неупорядоченность расположения атомов, характерная для аморфного состояния, приводит к изотропии магн. св-в материала, что характерно для М.-м. м. (табл.). Для достижения наилучших магн. св-в аморфные сплавы подвергают термич. обработке в течение 1 1,5 ч в магн.

поле или без поля в зависимости от того, стремятся ли получить прямоугольную петлю гистерезиса или высокое значение mа. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВАЖНЕЙШИХ МАГНИТНО-МЯГКИХ МАТЕРИАЛОВ Примечание: ma и mмакс начальная и максимальная магн. проницаемости; q темп-pa Кюри; r -уд. электрич. сопротивление; Hс коэрцитивная сила; Bs, Br и Bm индукция насыщения, индукции остаточная и максимальная в поле 8-10 Э; W потери на гистерезис.

1 Кристаллически текстурован. 2 После обработки в продольном магн. поле. 3 После обработки в поперечном магн. поле. 4 Св-ва аморфных М.-м. м. указаны приближённо, т. к. они зависят от технологии производства материалов. Рабочая темп-pa аморфных М.-м. м.до 150В°С. К М.-м. м. спец. назначения относятся термомагнитные материалы, служащие для компенсации температурных изменений магн.

потоков в магн. системах приборов, а также магнитострикционные материалы, с помощью к-рых эл.-магн. энергия преобразуется в механич. энергию. .