Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Если в таком магнитно-поляризованном сердечнике выполняется соотношение В„,«Во. то между амплитудами магнитных переменных (В , В , М ) и соответствующих механических переменных (механического напряжения а и деформации и ) существуют линейные соотношения. Таким образом, магнитосгрикционные колебания небольшой амплитуды в магнитно-поляризованиой среде внешне вполне аналогичны пьезоэлектричесюом. Поэтому в литературе их часто называют пьезомагнитными, а МСМ вЂ” пьезомагнитными материаламн.
С увеличением В пропорциональность между В., и а или В и и нарушается (магнитомеханическая нелинейность). Если В ) )Вь то характеристика МСМ существенно нелинейна; при отсутствии подмагничивания (Во=О) механические колебания на частоте возбуждающего сигнала вообпге отсутствуют, т. е. возникают только колебания на двойной частоте и высших четных гармониках. При этом эффективность преобразования энергии в МСМ резко падает.
Механические воздействия на сердечник из МСМ (в условиях подмагничивания) изменяют его магнитное состояние; э результате в разомкнутой обмотке сердечника наводится переменная электродвижушая сила, имеющая частоту механического воздействия. Параметры, характеризующие МСМ, разделяются на статические и динамические. К статическим параметрам относятся: продольная магнитосгрикпионная деформация [равд.
6) ! 22 Магнитные пагергбпвы специального назначения насыщения — коэффициент магиитострикции Х й Хл„ц, который может быть как положительным, так и отрицательным, индукция насыщения В,жроМп коэрпитивиая сила Н,. Хотя статические параметры не определя~ст однозначно эффективность магнитосгрикциоиных преобразователей, работающих в аинамнческом режиме, однако знание этих параметров важно, так как связь между ними и эффективностью преобразователей все же существует, а методы их измерения достаточно хорошо разработаны и широко известны.
Так, например, предельная интенсивность магнитосгрикционного излучателя тем выше, чем больше ) и МК лля повышения КПД излучателя следует стремиться к увеличению отношения Х,М,/Н„или, что то же самое, к увеличению крутизны статической кривой магнитострикции Х=)(Но)- Кроме того, все статические параметры зависят от химического состава и структуры МСМ, поэтому их значениями можно управлять, регулируя состав МСМ и технологические режимы при изготовлении изделий.
Важнейшими параметрами МСМ являются динамические; они связаны простыми соотношениями с характеристиками приборов и устройств, в которых используются МСМ. Все динамические параметры существенно зависят от магнитного состояния МСМ. т. е. от Во или от напряженности подмагничивающего поля Но. Коэффициент магнитомехаиической (электромеханической) связи й характеризует энергетические соотношения при магнитострикционных колебаниях. Квадрат коэффициента й представляет собой отношение преобразованной (магнитной или механической) энергии к подводимой (соответственно механической или магнитной) энергии в единице объема МСМ без учета механических и магнитных потерь. Из этого определения следует, что коэффициент А можно относить как к режиму излучения, так и к режиму приема.
В качестве характеристики МСМ для излучателей обычно используют динамическую магнитострикционную постоянную а=о /Воо измеренную при фиксированной деформации и, т.е. для упругозажатого сердечника. В качестве характеристики МСМ лля приемников вводят динамическую постоянную чувствительности Л=В /о при фиксированном значении напряженности магнитного поля Но, когда сердечник магнитосвсбоден, т.е.,например, имеет разомкнутую по переменному току обмотку. Значения а, Л, й связаны соотношениями о йо рор;бгп Ла= — = (6.4) ! йо Ев где Пйбо — обратимая магнитная проницаемость для упругосвободного сердечника (при напряженииа =сонэ(); Ез — динамический модуль Юнга лля магнитозажатого сердечнииа (В=сопзй например, короткозаыкнутая по переменному току обмотка).
Различия между значениями )б"„ь и р,',бо, Ез и Еа оказываются существенными для МСМ и выражены тем сильнее, чем больше коэффициент магнитомеханической связи А '. Потери в МСМ, обусловленные рассеянием энергии при .колебаниях, характеризуются твнгенсами углов магнитных и механических потерь ((яб' и (йбв соответственно) или обратными величинами: магнитной и механической добротностями (О' и О(б ). Значения потерь так же, как и параметры и и Е, зависят от условий измерения, что учитывается введением верхних индеисов (и, о, В, Н).
Однако в некоторых важных случаях зту зависимость можно не учитывать. Кроме перечисленных статических и динамических параметров, для полного описания МСМ необходимо знать некоторые величины, допустимые значения которых определяются специальными требованиями, предъявляемыми к МСМ по различным группам применений. Основные из этих величин температура Кюри йк; температурные иоэффициенты (ТКж ТКА, ТК)), характеризующие стабильность параметров П, й и резонансной частоты )„, соответственно; механическая прочность (статическая, динамическая и усталостная); прочность оксидной пленки, которая может быть получена на поверхности металлических МСМ; коррозионная стойкость в химически активных средах; электропроводносгь (или удельное сопротивление); теплопроводносгь и др.
Классификация МСМ может основываться либо иа физических и физико-химических различиях (чистые металлы, сплавы, ферриты), либо на различиях в назначении МСМ для акустических устройств, для селективных радиотехнических устройств, для .преобразователей, используемых в автоматике и измерительной технике. В настоящее время ГОСТ существует лишь для небольшого числа.МСМ, применение большинства МСМ регламентиру- ' Различным видам нолебаний соответствуют разные коэффициенты магнитомеханической связи.
Наиболее важными для МСМ являются продольный йм и сдвиговый йм коэффициенты магнитомехаиической связи. Если не сделано специальных оговорок, то под коэффициентом й МСМ следует понимать продольный коэффициент магнитомеханической связи йбо. (4 6.2) Магнитострцкционные латерияльг ется ведомственными документами. Сведения по некоторым представляющим интерес и перспективным МСМ приводятся на основе данных, опубликованных в отечественной и зарубежной специальной литературе. Рассмотрим основные группы МСМ, применяемых в акустике. Никель. До начала 60-х годов никель наиболее широко использовался в технике; а настоящее время его применение ограничено, так как появляются более эффективные МСМ н пьезоэлектрическая керамика. Основные физические параметры нииеля в сравнении с параметрами других МСМ приведены в табл.
6.4. Сердечники магнитосгрикционных преобразователей из никеля изготовляют в виде пакетов тонких пластин, скрепленных специальными стяжками. Пластины штампуют из никелевой ленты (никель марки НП2Т или НП2). Размеры лент и допускаемые отклонения рсгламегггированы ГОСТ 2170— 73 (стандарт СЭВ 2036 — 79). Ленты изготовляют в мягком (отожженном), полутвердом н твердом (неотожженном) состояниях.
Обычно в качестве МСМ применяют неотожженную (твердую) ленту. Ленты выпускаются шириной 10...300 мм. Толщина лент: 0.05...0,09 мм (при ширине 10...175 мм); 0,10...0,35 мм (при ширине 10...200 мм); 0,4...2,0 мм (прн ширине з0...300 мм). Пример условного обозначения (ГОСТ 2П0 — 73) ленты холоднодеформированной, прямоугольногосечения, с заданной точностью выставления, твердой, толщиной 0,1 мм, шириной 60 мм, немерной длины группы А из никеля марки НП2: лента ДПРНТ 0,1 Х 60 НА НП2. Пояснение обозначений: Д вЂ” холоднодеформированная; ПР— прямоугольного сечения; точность изготовления: Н вЂ” нормальная, П вЂ” повышенная; состояние: М вЂ” мягкая, П вЂ” полутвердая, Т вЂ” твердая; длина; НА— немерная группа А, НБ — немерная группа Б.
Химический состав никелевой ленты приведен в ГОСТ 19241 †. Никелевые ленты должны содержать (в массовых далях): никеля вместе с кобальтом — ) 99,5; кобальта— <0,5 (вместо никеля); остальных примесей — <0,5, в том числе железа — «<0,10; кремния — <0,15; магния — <0,10; марганца — ~005; мели — <0,10; свинца— ~0,002; цинка — <0,02 (по согласованию).
Механическая прочность ленты НП2Т о, не менее 540 МПа (по соглашению с потребителем может быть изготовлена лента с о,) 580 МПа). Относительное удлинение после' разрыва — ~ 3 %. Зерна на лентах' марки НП2 в отококенном состоянии должны быть не крупнее 0,05 мм. С целью создания достаточно прочной электроизолирующей пленки на поверхности никелевых пластин при сохранении требуемых магнитных и маг. нитострикционных свойств применяют специальную термообработку (оксидируюший отжиг), для чего пластины нагревают в воздушной среде до 800*С с выдержкой при этой температуре в течение 15...25 мин и с последующим медленным охлаждением.
Оксилированные пластины коррозионна-стойки как в атмосфере (вплоть до тропической), так н в морской воде, что является достоинством никеля по сравнению с большинством других магиитострикциоииых металлических материалов. Сплавы железо — кобальт (яермеидюры). В иачестве МСМ применяют обычно сплавы 49К2Ф (50КФ), а также 65К. Онн относятся к числу прецизионных магнитомягких сплавов (ГОСТ 10160 — 75). Сплав 49К2Ф (50КФ) выпускается в вндс листов (лент). Размеры лент приведены Ь табл. 6.5.
Содержание химических элементов в пермендюре 49К2Ф (50КФ) должно быть (в массовых долях): кобальта — 48...50; ванадия — 1,7...2,1; никеля — ~0,5; кремния — <0,3; марганца— < 0,3; углерода — < 0,05; серы — ~ 0,02; фосфора — <0,02; остальное железо. 11ластины, вырезанные из ленты илн листа, подвергаются термообработке. Режим термообработки: отжиг в вакууме с остаточным давлением не более 133 1О ' Па или в сухом очищенном водороде; нагрев до 820-!- ~20'С со скоростью не более 500 К/ч; выдержка при максимальной температуре.в течение 3...6 ч; охлаждение до 400 'С со скоростью 100 К/ч, далее произвольно под вакуумом до 7 =.150'С. После отжига магнитные парамет.- ры сплава соответствуют значениям, призе/ денным в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
