Аморфные материалы (835546), страница 69
Текст из файла (страница 69)
Пока не найдено других магнитных материалов, которые, имея столь хорошие магнитные характеристики,обладали бы также и высоким электросопротивлением, твердостью,износостойкостью и коррозионной стойкостью.298гДля получения высокой. индукции насыщения требуется разработка специальных.химических составов. На рис. 1Q.4 приведеныданные, показывающие влияние металлоидов на магнитную индукцию насыщения и температуру Кюри аморфных сплавов на основежелеза. Наилучшее сочетание металлоидов приведено в табл. 10.2.Видно, что наибольшую индукцию насыщения имеют сплавыFe — В и Fe — В — С. Однако с учетомC>B>Si>Ge >Рспособности к аморфизации предпочти 0д,зме/г180FeaoCyiтельными являются сплавы Fe — Si — В.FeeoBzoВ настоящее время разработки аморфFeeosi!0ных .магнитных материалов сосредоточиF€80^e2Oваются главным образом на сплавах сРевоРгоFe80^20кремнием и бором.Среди аморфных металлических маFe«isl20териалов магнитные материалы примеГещвгоняются наиболее широко.
В Японии иFejijCzoСША они уже используются для изготовления магнитных экранов, магнитных головок, микрофонов, различных элемен1015тов звуковоспроизводящих устройств,M,%fm)магнитострикционных линий задержки,фильтров, сердечников управляющих об Рис. 10.4. Влияние металлоимоток и т. д. Ведутся новые успешные дов на намагничивание наOg и температуруразработки.Примерыиспользования сыщенияКюри аморфных сплавов нааморфных магнитных сплавов приведеоснове железаны в табл.
10.3.Магнитные аморфные сплавы обычно подразделяют на материалы с высокой магнитной индукцией и материалы с высокой магнитной проницаемостью.Т а б л и ц а 10.3. Примеры примеиениа аморфных магнитных материаловСвойствоВысокая магнитострикцияМагнитная проницаемость инизкие потериМагнитная проницаемость ипрямоугольная петля гистерезисаМагнитная проницаемость икоррозионная стойкостьВысокая магнитная проницаемостьТемпературная зависимостьмагнитной проницаемости10* Зак .307ПрименениеМагнитострикционные вибраторы, линии задерж ки, датчики дли пониженных температур, элементы рычажных системМощные трансформаторы, преобразователи, строчные трансформаторы, дросселиМагнитные усилители, магнитные фазовращателя,магнитные модуляторыМагнитные сепараторы, фильтрыМагнитные головки, магнитные экраны, магнетометры, сигнальные устройстваТермочувствительные элементы, регуляторы температур299Т а б л и ц а 10.4.
Магнитные характеристики типичных аморфных материалов с300к.CQ•о1 tюсЬ1t<NСООоСОI1£5«СОСОюю»—<1!12(N1I1о11°^О^I11— 14#01 tо00(Ь1t001tьОоГ**о-Ч*о1'1Л<N1Л<NооСО0,7 2сош1О0,901 t11.0,75с<<0I1О. оь-Величины получены при термической обработке в магнитном поле.' Сплав получен закалкой в валках; остальные, сплавы получены закалкой на лиске.10,77высокой магнитной индукцией«5^»—«1О*— •ч'Материалы с высокой магнитной индукциейНаиболее интенсивно в последнее время продвигаются разработки аморфных материалов для сердечников низкочастотных (50—,6 0 Гц) трансформаторов. Как видно из табл.
10.4, основной характерной особенностью аморфных магнитных сплавов является то,что потери энергии на перемагничивание в сердечнике, связанныес вихревыми токами, крайне малы вследствие высокого значенияудельного электросопротивления и малой толщины ленты1. Данноеобстоятельство можно эффективно использовать. Так, потери в сердечниках из аморфного сплава Fe8iBi3Si4C2 составляют 0,06 Вт/кг,т. е.
примерно в двадцать раз ниже, чем потери в текстурованныхлистах трансформаторной стали.Сейчас в США и Японии осуществляется пробное производствотрансформаторов. "В Японии применяются аморфные сплавыFe78B14Si8 и Fe8jBi 3,Si4C2 , близкие по составу к промышленно, выпускаемым сплавам M etglas 2605S2 (Fe 7 8Bi 3 Si9) и M etglas 2605SC (FesiBiaSis.sCl.s). В табл. 10.5 приведены технические характеристики трансформаторов с сердечниками из кремнистой стали исплавов M etglas 2605 SC и M etglas 2605 S2. Потери в аморфныхсердечниках составляют примерно одну четвертую часть от потерьв сердечниках из кремнистой стали. Важным вопросом разработокаморфных материалов для трансформаторов является повышениересурса по крайне мере до 20 лет, рассматриваются также возможности повышения коэффициента заполнения объема трансформатора за счет сокращения промежутков между лентами, улучшенияТ а б л и ц а 10.5. Характеристика трансформаторов* (маслОиаполиенные, сестественным охлаждением, для наружного использования, однофазные, частота60 Гц, номинальная мощность 10 кВА, напряжение 6600В/210—105В, максимальный ток 6 А)ТрадиционныйматериалАморфный материалП оказатели2605SCП отери , В т ..................................Т ок х о л о сто го х о д а , % , ,П о тер и -п р и н а гр у зк е , В т , ,Н а п р я ж е н и е и м п ед ан са, ВШ ум ы (ф он ) .
. . . . .Г а б а р и ты (д л и и а Х ш и р и н а ХХ в ы с о т а ), мм. . . . .М асса, кг.. . . . .,11,80,1417017836,511.80,1517218133,6480X 400X 685115260552G-8H8,60,111731813 5 ,3400,617015134,5495Х 475ХХ 68595* П о д ан н ы м Я м ам о то , Т а н а к а и А рии, « О сак а х э и ъ а ц у к и » . 1980. № 44. с. 9.1 У дельное эл ектросоп роти в л ен и е ам орф н ы х сп л а во в прим ерно ввы ш е, чем в тр а н с ф о р м а то р н о й стали. П р и м . р е д .4 р а за301качества их поверхности, а также возможности повышения однородности материалов и дальнейшего улучшения свойств.Сплавы Fe72Co8SisB15(I,7 Тл) и F e67Coi8Bi4Sii (Metglas 2605 Со,1,8 Тл), легированные кобальтом с целью повышения магнитнойиндукции насыщения, наряду со сплавами Fe62 Nii6Si8Bi 4 ( (1,3 Тл)и Fe79 Ni 4 Mo3Si2Bi 6 используются как материалы для высокочастотных ( > 1 0 0 Гц) трансформаторов.
Думается, что разработки в этомнаправлении также будут плодотворно развиваться.Материалы с высокой магнитной проницаемостьюАморфные сплавы с химическим составом, отвечающим нулевоймагнитострикции, уже используются в Японии как материалы свысокой магнитной проницаемостью. Главное внимание здесь уделяется разработанному в Японии сплаву Fe5Co70SiioBts (Amomet).В табл. 10.6 приведены характеристики типичных сплавов с высокой магнитной проницаемостью. Среди них сплавы с магнитострикцией 10-10~6, которые используются как основа для магнитныхэкранов, и сплавы с нулевой магнитострикцией, предназначенныедля магнитных головок.
По сравнению с традиционными магнитными материалами аморфные сплавы имеют высокие значения Bs ице, низкую коэрцитивную силу # с и, кроме того, превосходные характеристики прочности и износостойкости.Таблица10.6, М агн итн ы е х ар а к те р и с ти к и типичны х ам о р ф н ы х сп л а в о в с вы сокой м агн итн ой п рони ц аем остьюнс,СплавF eioN iaoP uB e (M e tg la s —2826*)F e « N is 8Mo4B i, (M e tg la s— 2826M B*)F eiaN ixeS iieB i4 (A m o m et)F e 4 5Co7 5S iioB 15 (A m o m et)F e 5CoeeC reS i5B15 (A m o m et)В ^ . Б ^ б б 8 ^ 4 .Б ^ Ц .г ^ ю В л Б4 — 79 M o (п ер м ал л о й )Х ар д п ер мС еп д астМ о н о к р и стал л M n Z n* По даннымкаталогаТлА/м0 ,7 90 ,8 81 ,3 00 ,8 50 ,6 30 ,7 10 ,7 70 ,5 01 ,0 00 ,4 01 ,60 ,5 60 ,4 81 ,60 ,0 80 ,4 00 ,8 00 ,4 04 ,01 ,6тс, «с(1 кГц,0,24 А/м)2642303104202104204603005001805721223810s10*10410410»1041041043 1042 104Р.мкОмХХсм180150130150160—40100803-10«7 10“ 610 10“ 610 ю - 6000000—фирмы с Allied Chemicab», США.Материалы для магнитных сепараторовВ последнее время начались разработки.аморфных материаловдля фильтров, предназначенных для очистки различных растворов.В основе этих разработок лежат такие свойства аморфных сплавов,как высокая коррозионная стойкость и высокая магнитная индукция насыщения.
Изучаются возможности применения аморфныхматериалов в мощных магнитных полях, где эффективность фильт-392ров особенно высока. Главная роль здесь отводится сплавам, содержащим хром. Тонкие ленты из таких сплавов, обладающих высокой коррозионной стойкостью и высокой магнитной индукцией,помещают в магнитное поле и между ними пропускают сточные воды. Фильтры, где используются аморфные сплавы, характеризуются очень высокими коэффициентами очистки. На кромках аморфных лент возникает сильный градиент магнитного поля и появляются завихрения потока жидкости, поэтому именно здесь происходит осаждение загрязнений.
В этом плане аморфные сплавы имеютряд преимуществ: высокую износостойкость и высокую магнитнуюпроницаемость.. В Японии уже начато производство аппаратурыдля флотационной очистки, очистки охлаждающих вод ядёрныхреакторов, ведутся интенсивные разработки других подобных агрегатов.10.2.4. Инварные и элинварные материалыИзвестно, что среди аморфных сплавов на основе железа сплавы системы Fe — В отчетливо проявляют признаки инварности иэлинварности. На рис. 10.5 и 10.6 приведены экспериментальныеданные, цолученные на сплавах Fe — В. Видно, что у сплава F83 Bi 7Рис. 10.6. МодульЮнгааморфных сплавов Feg5Bii5fa) и Fe 8 iCr4Bi5 (б) в магнитном поле (цифры у кривых — напряженность магнитного прля, 79,6 А/м)зависимостикоэффициента линейного расширения аморфных сплавовFeaaBi7 (1), FegeB^ (2),Fe«Pi5 (3), FegoCr^Bis(4),Fe87P 13(5)иFe6oCrMP15 (6)в широком диапазоне температур ниже 600°С температурный коэффициент линейного расширения и модуль Юнга практически неменяются.
Этот сплав является превосходным упругим материаломи может использоваться в термовесах, термодатчиках и т. п. Раз\303работай также сплав Fe 8 1 Cr4 B]5 , содержащий хром, обеспечивающий повышенную коррозионную стойкость. Недавно установлено,что сплавы Fe — Со — Zr также обладают инварными и элинварными свойствами.(0 J.S . Другие ам орф ны еметаллические материалыАморфные металлы имеют высокое электросопротивление, номалый ТКС.
Например, в сплавах iNi — S — В ^ р и увеличении содержания металлоидов ТКС меняется с положительного на отрицательный. У сплава N i 6 »S!iioB2 2 от крайне низких температур практически до температуры кристаллизации (650 К) ТКС близок к нулю(рис. 10.7). Этот сплав можно применять в качестве эталона сопротивления.Как указывалось в главе 7, сверхпроводящие аморфные сплавыимеют весьма любопытные физические свойства. Температура перехода Тс у них ~ 9 К, а ширина перехода чрезвычайно мала ( ~ 0 ,0 5 К).В состоянии нормальной проводимостиих электросопротивление составляет200—300 мкОм • см, а в сверхпроводящем состоянии они имеют хорошуюпластичность. Такие свойства позволяют применять аморфные сверхпроводники довольно широко.отООО 600 800 Т,КАморфные ленты можно использовать для сочленения различных-Д'еплоРис. 10.7.
Температурные завистойких элементов конструкций, присимости электросопротивленияаморфных сплавов NieeC^SiioBzoчем плотность сочленения получается(а) и NieeSiioBza (б)очень высокой. Для этих целей болеевсего подходят сплавы системы Ni —Si.— В, уже начато их промышленное производство.10.3. ПЕРСПЕКТИВЫ НА БУДУЩЕЕАморфные металлы часто называют материалами будущего,фантастическими материалами, что вызвано уникальностью методов их’получения и особыми свойствами, не встречающимися у кристаллических металлов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
