Учебное пособие по материалке от Дистанционщиков (540408), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Этому препятствует анизотрпия формычастиц, кристаллографическая и магнитная анизотропия. При достижении некоторогокритического размера частицы становятся однодоменными, что сопровождаетсяувеличением коэрцитивной силы Hc максимального значения Hc=2К/Is , где К− константаанизотропии, Is− намагниченность насыщения. Наибольший размер однодоменныхчастиц железа и никеля не превышает 20 и 60 нм соответственно. Дальнейшееуменьшение размера частиц приводит к резкому падению коэрцитивной силы до нулявследствие перехода в суперпарамагнитное состояние. Показано, исходя изсоотношения неопределенностей Гейзенберга, что критический линейный размерчастицы, при котором при всех температурах ниже температуры Кюри исчезаетферромагнетизм, составляет порядка 1 нм.Переход из ферромагнитного в суперпарамагнитное состояние происходит принекоторой температуре блокирования, ниже которой наночастица из ферромагнитногоматериала ведет себя как ферромагнетик, а выше − находится в суперпарамагнитномсостоянии..Оценки показывают, что для типичных ферромагнетиков и ферримагнетиковимеется критический объем (объем блокирования) ниже которого при заданнойтемпературе наночастица находится в суперпарамагнитном состоянии, а при объемебольшем критического, является ферромагнетиком.
Этот объем составляет 10-27 ÷10-23м3, что соответствует наночастицам с размерами 1÷15 нм.Нанокристаллические ферромагнитныесплавы систем Fe-Cu-M-Si-B (Mпереходной металл IV-VI групп) находятприменение как превосходныетрансформаторные магнитомягкие материалы с очень низкой коэрцитивной силой ивысокой магнитной проницаемостью.Известны и другие магнитомягкие нанокристаллические сплавы, получаемыекристаллизацией аморфных сплавов. Сплавы Fe-M-C, Fe-M-B, Fe-M-N и Fe-M-O (M-Zr,Hf, Nb, Ta, Ti) при среднем размере зерен 10 нм имеют проницаемость µ=4000÷5000 ималую (<10-6) величину магнитострикции.Сплавы на основе редкоземельных металлов (РЗМ)Сплавы на основе РЗМ обладают очень высокими значениями Нс и Wmax.Наибольший интерес представляют соединения RCo5 и R2Co17, где R- редкоземельныйметалл. Для бинарных соединений этой группы Wmax = 190 кДж/м3, для тройных сплавовтипа R2(Co1-xFex), где x < 0.6 на основе самария и празеодима Wmax= 240 кДж/м3(теоретическое значение).160Магниты из этих сплавов получаются наиболее часто жидкофазным спеканием изпорошков.
Например, магниты на основе SmCo5 спекаются после прессования притемпературе 1100 оС в течение 30 минут в атмосфере чистого аргона.Вопросы для самопроверкиВопрос. Что такое основные кривые намагничивания?Ответ. Зависимости B=F(H) и J=F(H), полученные на предварительноразмагниченных образцах, называют основными кривыми намагничивания.Вопрос.
Что такое диамагнетики?Ответ. Диамагнетики - вещества, в которых в "чистом" виде проявляетсядиамагнитный эффект, являющийся результатом воздействия внешнего магнитногополя на молекулярные токи. Магнитный момент, возникающий при этом эффекте,направлен навстречу внешнему полю. Для диамагнетиков магнитная восприимчивость (10-6 – 10-7), магнитная проницаемость < 1.Вопрос.
Назовите материалы, обладающие диамагнитными свойствами?Ответ. Примеры диамагнетиков: все вещества с ковалентной химической связью,щелочно-галоидныекристаллы,неорганическиестекла,полупроводниковыесоединения А3В5, А2В6, кремний, германий, бор и другие. Ряд металлов: медь, серебро,золото, цинк, ртуть, галлий и другие, водород, азот, вода и другие.Вопрос. Что такое парамагнетики?Ответ. Парамагнетики — вещества с нескомпенсированными магнитнымимоментами и отсутствием магнитного атомного порядка. Магнитный моментпарамагнетика равен нулю.
Под действием внешнего поля из-за преимущественнойориентации магнитных моментов в направлении поля появляется намагниченность. Дляпарамагнетиков магнитная восприимчивость >0, магнитная проницаемость >1.Вопрос. Назовите материалы, обладающие парамагнитными свойствами.Ответ. Примеры парамагнетиков: щелочные и щелочно-земельные металлы,некоторые переходные металлы, соли железа, кобальта, никеля, редкоземельныхметаллов, кислород, окись азота. Al, Na, Mg, Ta, W, CaO, CoO и другие.Вопрос. Что такое ферромагнетики?Ответ.
Ферромагнетики - вещества, в которых (ниже температуры Кюри)наблюдаетсямагнитнаяупорядоченность,соответствующаяпараллельномурасположению спинов в макроскопических областях (доменах) даже в отсутствиевнешнего магнитного поля. Магнитная восприимчивость ферромагнетиков (также как имагнитная проницаемость) достигает больших положительных значений, сильнозависит от напряженности магнитного поля и температуры.Вопрос. Назовите материалы, обладающие ферромагнитными свойствами.Ответ. Примеры ферромагнетиков: железо, никель, кобальт, их соединения исплавы, некоторые сплавы марганца, серебра, алюминия и др. При низкихтемпературах некоторые редкоземельные элементы - гадолиний, тербий, диспрозий,гольмий, эрбий, тулий.
Сплавы RCo5, где R редкоземельный элемент (Sm, Ce или Pr).Вопрос. Что такое антиферромагнетики?161Ответ. Антиферромагнетики - характеризуются антиферромагнитным атомнымпорядком, возникающим из-за антипараллельной ориентации одинаковых атомов илиионовкристаллическойрешетки.Дляантиферромагнетиковмагнитнаявосприимчивость 10<sup>-3</sup>-10<sup>-5</sup> сильно зависит от температуры.При нагревании магнитная упорядоченность исчезает при температуре, называемойточкой Нееля (антиферромагнитная точка Кюри).Вопрос. Назовите материалы, обладающие антиферромагнитными свойствами.Ответ.
Примеры антиферромагнетиков: хром, марганец, цезий, неодим, самарий идругие. Химические соединения на основе металлов переходной группы типа окислов,галогенидов, сульфидов, карбонатов и др. MnSe, FeCl2, FeF2, CuCl2, MnO, FeO, NiO.Вопрос. Что такое ферримагнетики?Ответ.Ферримагнетики—веществаснескомпенсированнымантиферромагнетизмом.
Как и антиферромагнетизм существует при температуре невыше точки Нееля. Выше этой температуры ферримагнетики переходят впарамагнитное состояние.Вопрос. Какие материалы относятся к ферримагнетикам?Ответ. К ферримагнетикам относятся некоторые упорядоченные металлические иразличные оксидные соединения, наибольший интерес среди которых представляютферриты MnO.Fe2O3, BaO.6Fe2O3,(NiO.ZnO)Fe2O3. Li2O.Fe2O3 и другие.Вопрос. Чем обусловлены магнитные свойства у ферромагнетиков?Ответ.
Возникновение магнитных свойств у ферромагнетиков связано с ихдоменным строением. Домены - это области самопроизвольной намагниченности,возникающие даже в отсутствие внешнего магнитного поля, в которых магнитныемоменты атомов ориентированы параллельно.Вопрос. Какие виды потерь в магнитных материалах вам известны?Ответ. Потери на гистерезис, потери на вихревые токи и дополнительные потери.Вопрос. Что представляют собой магнитомягкие материалы?Ответ.
Магнитомягкие материалы способны намагничиваться до насыщения вслабых полях, обладают высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями наперемагничивание. Условно к магнитомягким относят материалы с коэрцитивной силой>800 А/м. Применяются в основном в качестве магнитопроводов дросселей,трансформаторов, электромагнитов, электрических машин.Вопрос. Что представляют собой магнитотвердые материалы?Ответ. Магнитотвердые материалы отличаются большой удельной энергией,которые тем больше, чем чем больше остаточная индукция и коэрцитивная силаматериала. К магнитотвердым относят материалы с коэрцитивной силой >4 кА/м.Используются главным образом для постоянных магнитов.Вопрос. За счет чего происходит намагничивание в магнитомягких имагнитотвердых матнериалах?Ответ.
Намагничивание магнитомягких материалов происходит в основном засчет смещения междоменных границ, а в магнитотвердых - за счет вращения вектора162намагниченности (в магнитотвердых материалах на основе редкоземельных элементовпреобладают процессы смещения).Вопрос. Что влияет на магнитные свойства железа?Ответ. На магнитные свойства железа влияют: химический состав; структура;размер зерна; искажения кристаллической решетки; механические напряжения.Вопрос. За счет чего можно улучшить магнитные свойства железа?Ответ. Магнитные свойства железа улучшаются: при выращивании крупногозерна; в результате многократных переплавок в вакууме.Вопрос.
Что такое электротехнические стали?Ответ. Электротехнические стали — сплавы железа с 0.5-5% кремния, которыеобразуют с железом твердый раствор.Вопрос. Что такое пермаллои?Ответ. Пермаллои - железоникелевые сплавы с высокой проницаемостью вслабых полях.Вопрос. Какие области применения пермаллоев?Ответ. Сплавы с наибольшей максимальной и начальной магнитнойпроницаемостью рекомендуются для сердечников малогабаритных трансформаторов,реле и магнитных экранов при их толщинах менее 0.02 мм — для сердечниковимпульсных трансформаторов, магнитных усилителей и реле. Сплавы с повышеннымудельным сопротивлением реализуют для сердечников импульсных трансформаторови аппаратуры звуковых и высоких частот, работающих без перемагничивания.Вопрос.
Что такое альсиферы?Ответ. Альсиферы - сплавы Al-Si-Fe, оптимальный состав (9.6% Si, 5.4% Al).Вопрос. Какие области применения альсиферов?Ответ. Область применения — магнитные экраны, корпуса приборов и аппаратов,фасонные детали магнитопроводов и другие изделия, работающие в постоянныхмагнитных полях.
Из-за хрупкости толщина стенок должна быть не менее 1-2 мм.Тонкие порошки альсифера применяются в качестве ферромагнитной составляющеймагнитодиэлектриков.Вопрос. Что такое магнитомягкие ферриты?Ответ. Магнитомягкие ферриты - химические соединения окисла железа Fe2O3 сокислами других металлов.Вопрос. Какие области применения магнитомягких ферритов?Ответ. Магнитомягкие ферриты применяются: для магнитопроводов, работающихв слабых, сильных магнитных полях до 100 МГц и в импульсном режиме; дляизготовления магнитных усилителей, сердечников трансформаторов, катушекиндуктивности, статоров и роторов высокочастотных двигателей, термомагнитныхкомпенсаторов.Вопрос. Что такое аморфные магнитные материалы?163Ответ. Аморфные магнитомягкие материалы (АММ) являются магнетиками снеупорядоченным расположением атомов, получаемом наиболее часто в результатебыстрой закалки расплава со скоростью охлаждения 10<sup>4</sub>-10<sup>6</sup>град/с.Вопрос.
Какие области применения аморфных магнитных материалов?Ответ. Магнитные экраны, сердечники малогабаритных трансформаторов,магнитных усилителей, головки устройств для магнитной записи.Вопрос. Что представляют собой магнитодиэлектрики?Ответ. Магнитодиэлектрики состоят из мелкоизмельченного ферромагнетика,частицы которого изолированы и скреплены немагнитным материалом. В качествеферромагнетика наиболее часто используют альсифер, карбонильное железо,пермаллой, в качестве связки как органические материалы такие как бакелит,полистирол, шеллак, так и неорганические ( жидкое стекло, стеклоэмали и другие.164Радиационные свойства диэлектриковВоздействие на диэлектрики излучений высокойэнергииРадиационная стойкость диэлектрических материалов и их взаимодействие сразличными видами ионизирующих излучений представляют в настоящее времязначительный интерес в связи с непрерывным совершенствованием всех безисключения областей науки и техники и, особенно, ядерной, ракетной, космической,транспорта, атомной и химической промышленности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
