Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Их принципиальным недостатком в настоящее время является очень высокая стоимость исходных материалов и недостаточная механическая прочность, которая не позволяет реализовать полностью их преимушества. Магнитастрикционные ферриты. Мвгнитасгрикционные керамические ферриты (пьезомагнитная керамика) все более широко применяются в ультразвуковой технике, акустоэлектронике и других областях техники. По сравнению с металлическим никелем и сплавами ферриты в большинстве случаев (хотя и не всегда) либо более эффективны, либо обладают экономическими и конструктивно-технологическими преимушествами. Последнее обусловлено их более высоким (а 1Оо...!О" раз) удельным электрическим сопротивлением, вследствие чего потери на вихревые токи в сердечниках преобразователей пренебрежимо малы, т. е. нет необходимости расслаивать их на пластины.
Поэтому в отличие аг металлических МСМ, которые применяются обычно при частотах не выше нескольких десятков килогерп, частотный диапазон использования магнитастрикционных ферритов почти неограничен сверху. Керамическая технология позволяет изготовлять сердечники весьма разнообразных размеров и форм, чта существенно расширяет область применения магнитастрикционных преобразователей нз ферритов. Ферриты сравнительно дешевы, не содержат дефицитных исходных материалов, не подвержены действию химически агрессивных сред. Используемые в качестве МСМ ферриты состоят из поликристаллической фазы со структурой шпинели.
По химическому составу они представляют собой либо чистый феррит никеля, либо твердые растворы на его основе, содержащие ферриты кобальта, цинка, меди, желева (магнетит), а также другие добавки. Наиболее важную раль играет добавка феррита кобальта (в молиных долях обычно не более ! ...2 55), которая существенно повышает динамические магнитострикционные параметры феррита, хотя практически не влияет на статическую магнитострикцию Л (за счет компенсации магнитокристаллической анизотропии, как и для МСМ на основе редкоземельных металлов). При отработке технологического процесса изготовления магнитострикционных сердечников из ферритов принципиально важным является снижение пористости, что позволяет (при прочих равных условиях) повысить динамические магнитострикционные параметры.
По своим механическим свойствам магнитострикционные ферриты тиерды и хрупки. Их динамическая прочность при продольяых колебаниях примерно в семь...десять раз меньше, чем для металлических МСМ. Для преобразователей из ферритов с поперечным сечением 3...5 смо динамическая прочность составляет 10...30 МПа. Пределы прочности на сжатие и изгиб (статические) для ферритовых образцов таного же сечения равны 127 Магнлгосгрнлционные материалы В 62) 400...600 МПа и 50...70 МПа соответственно.
Прочность магнитострикционных ферритов зависит от объема, площади поверхности, суммарной длины кромки; для небольших, хорошо обработанных изделий статический предел прочности на растяжение может быть повышен до 50 МПа;на сжатие — до! 200 МПа и на изгиб — до 100 МПа. При работе 'в режиме излучения с большими амплитудами колебаний магнитострикционные ферритовые сердечники характеризуются явлением усталости, вследствие которого их динамическая прочность в условиях длительной эксплуатации (особенно при наличии кавитационной эрозии поверхности излучателя, работающего е жидкости) уменьшается по сравнению с мгновенной динамической прочностью.
Магнитострикционные ферриты, по сравнению с никелем и сплавами, имеют меньшую индукцию насыщения. Поэтому магнитомеханическая нелинейность и другие нелинейные явления в них выражены сильнее, чем в металлических МСМ. По этой причине, а также из-за низкой механической прочности и низкой теплопроводности магнитосгрикционных ферритов нх область применения ограничивается электромеханическими и магнитострикционными фильтрами, акустическими приемниками, а также излучателями, работающими при малых и средних интенсивностях излучения. При использовании в фильтрах основные их достоинства — высокая механическая добротность Ял и низкие значения температурных коэффициентов (ТК)" и ТКЛ).
Подбором химического состава созданы специальные марки ферритов для фильтров, у которых Оз~) 5000' ТК) ~(10. 10 К феррнтовым МСМ наряду с керамическими ферритами со структурой шпинели относятся также ферриты со структурой граната, выращиваемые из расплава в виде монокрисгаллов. Из монокристаллических ферритов — гранатов наиболее важен феррит— гранат иттрия (ИЖГ).
Кристаллы ИЖГ используются в линиях задержки в диапазоне (10...1000 МГц), в том числе с усилением сигналов иэ-за нелинейности магнитоупругого взаимодействия. При этом основными достоинствами ИЖГ являются высокие значения механической (!О') и магнитной (30...35) добротностей в СВЧ диапазоне. Другие свойства ИЖГ: 0.=0,175 Тл; Н=б!70 кг/м'! М= — 8Х Х10 з; 0=367'С. Как уже указывалось, по своему назначению МСМ делятся иа две основные группы: для акустической техники (в том числе для ультразвуковой техники) и для прецизионных (электромеханических и магнитострикцион- Таблица б.б Размеры сердечников типа О из ферритв марки 21СПА П р и м е ч а н и ц Допуск для Е равен 0,5; для 1, — 0,2; Ь вЂ” 0,5; Ь вЂ” 0,5; ! — 0,2 мм.
ных) фильтров. Техничесиие требования к этим двум группам МСМ существенно различны. В табл. 6.4 приводятся параметры отечественных и зарубежных керамических и металлических МСМ. Часть из них выпускается серийно, а другие находятся в процессе промышленного освоения либо могут быть рекомендованы к внедрению. В табл. 6.6; 6.7; 6.8 приводятся параметры сердечников из феррита 21СПА (разработка Акустического института) согласно техническим условиям АИ.201.000.ТУ. В настоящее время из феррита марки 21СПА выпускаются 0-образные (тип 0) и пластинчатые (тип П) сердечники с вклеенными в магнитопровод пластинами иэ ферритовых постоянных магнитов марки МБА-! П.
Сердечники с нанесенной на них обмоткой используются в качестве магнитострикционных преобразователей в ультразвуковых технологических установках (малогабаритных ваннах ультразвуковой очистки, ультразвуковых станках малой мощности, ультразвуковых пистолетах для сварки полимеров, ультразвуковых сварочных установках для микроэлектронной техники, ультразвуковых хирургических инструментах) .
Сердечники работают в режиме продольных резонансных механических колебаний с односторонней нагрузкой на кавитирующую жидкость или с малой акустической нагрузкой в установках резания и сварки. В первом случае н сердечнику приклеивается металлическая мембрана; во втором — ультразвуковой концентратор колебаний. Сердечники работают без принудительного охлаждения, интервал рабочих температур — 10...100 'С. Сердечникам присваивается сокращенное обозначениц например 2М21СПА-2П-60, где 2 — склеен из двух заготовок; М вЂ” феррит; 2! — среднее значение коэффициента магнитомеханической связи в процентах; СПА— стрикционные продольные колебания лля акус- [раза.
6~ 128 Магнитные лотериалы специальною назначенал Таблица б7. Размеры сердечников типа П нз феррита марки 2! СПА При меч а н не. Допуск для Е равен 0,5; 11 — 0,2; Ь вЂ” 0,51 е — 0,5; и — 0,2; 1 — 0,2 мм. Таблица б б. Магинтомеханические параметры сердечников из феррита марки 21-СПА Таблица 6.9. Параматры магвнтострикдвоипых ферритов для фильтров Марна феррата Н-10 аа.10 В,Т, 'С ь, ам/с лтА кГн П р и м е ч а н и е.
Для Ь указаны средние значения; для 1;1 — минимальные допустимые; для В аг и сс» — максимальные допустимые; Л Т а е',1 — интервалы рабочих температур и частот. 601С 602С 60С7 29 26 24 13 12 11 20...60 20...70 — 60...+85 — 13...+15 — 15. +!5 — 25...+25 800 800 100 5,40...5,75 3,1...3,6 3,3...3,6 45...600 60...500 Ферриты с прямоугольной петлей гистереэисп (ППГ) 6.3. ФЕРРИТЫ С ПРЯМОУГОЛЪИОЙ ПЕТЛЕЙ ГИСТЕРЕЗИСА (ППГ) Общие сведения. Ферриты с ППГ представляют собой группу магнитомягких поли- кристаллических материалов, применяемых в изделиях, принцип действия которых основан на скачкообразном характере зависимости магнитной индукции от напряженности магнитного поля.
Петля гистерезиса таких ферритов характеризуется коэффициентом квадратности, который обычно имеет значение не менее 0,7. К таким изделиям относятся сердечники, используемые в основном в запоминающих, а также логических и переключающих устройствах вычислительной техники, автоматики, связи, магнитопроводы приборов СВЧ и др.
Устройства, использующие сердечники из ферритов с ППГ, высоконадежны, малогабаритны. Срок службы сердечников почти неограничен. Ферриты с ППГ, имея высокое удельное сопротивление (ае менее!О' Ом-см), обеспечивают ввиду отсутствия вихревых токов малое время переключения. Наиболее широко применяются ферриты с ППГ в виде кольцевых сердечников наружным диаметром инальный ряд размеров тики; 2 — порядковый номер исполнения; П— пл*стинчатый; 60 — номинальная частота (килогерцы).
Конструкции сердечников типов О и П показаны на рис. 6.6 и 6.7, а их размеры приведены в табл. 6.6 и 6.7 соответственно. Для сердечников типа П выполняется соотношение 2л+г=б, а для сердечников типа Π— соотношение 2!+1~=7.. В табл. 6.6 приведены эксплуатационные параметры и масса сердечников обоих типов. Магнитостракцнонные керамнческме ферриты для фильтров.
В табл. 6.9, 6.10 прнТаблица б.!О. Иом феррнтовых сердечников для фильтров 6 Заказ !122 Рис. 6.6. Конструкция сердечника типа О Рис. 6.7. Конструкция сердечника типа П ведены параметры серийно выпускаемых в СССР ферритов для изготовления фильтров в соответствии с ОСТ 11.707.714 — 76. Феррит 60!С работает с использованием внешнего подмагничивающего поля, иа продольных колебаниях; ферриты 602С и 607С вЂ” на остаточной индукции с применением термомагннтной обработки (ТМО), па крутильных колебаниях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
