5.1.3. Види магнітних матеріалів

Магнітом'які матеріали характеризуються спроможністю намагнічуватися до насичення в слабких магнітних полях із малими втратами на перемагнічування. Цей комплекс властивостей можна забезпечити коли матеріал має вузьку петлю гістерезісу, високе значення початкової магнітної проникності і високої індукції насичення. Для магнітом'яких високочастотних матеріалів особливу роль набуває вимога максимального питомого опору, тому що тільки в такому випадку можна домогтися мінімальних втрат на вихрові струми.

Основною вимогою до магнітом'яких матеріалів для низьких частот є максимально можлива магнітна проникність і індукція насичення. Це дозволить одержувати в потужних магнітопроводах найбільшу густину магнітного потоку при мінімальних габаритах. Чисте залізо - одна з речовин, що задовольняє зазначеним вимогам. Магнітні властивості заліза багато в чому залежать від способу його одержання, чистоти вихідної сировини, його термічної обробки. Всі відзначені параметри багато в чому визначаються технологією отримання матеріалу. В даний час промисловістю випускається низьковуглецева нелегірована тонколистова гаряче- і холодно-качана сталь, електролітичне і карбонільне залізо. Слідством розходження в технологічних процесах отримання, кінцеві магнітні параметри заліза можуть різнитися в декілька разів. Це відкриває досить широкі перспективи в керуванні властивостями матеріалу.

Більш перспективними магнітними середовищами варто визнати електротехнічні сталі, де з метою підвищення питомого опору в залізо додається кремній. Такі сталі знаходять широке застосування в електротехніці при виробництві електродвигунів, силових трансформаторів, генераторів і т.д.

У залізно-нікелевих сплавах (пермалоїв) магнітна проникність після відповідної обробки може бути в десятки разів більша, ніж в електротехнічних сталях. Ці матеріали знаходять широке застосування в радіотехніці, тому що забезпечують значний магнітний потік при мінімальних габаритах виробів.

На високих частотах серед магнітом'яких матеріалів поза конкуренцією залишаються ферити. Завдяки високому, на 6-11 порядків вище чим у заліза, питомому електричному опорові, ферити зберігають свої магнітні властивості аж до надвисоких частот. Верхня частотна межа їх застосування обмежується лише швидкістю релаксації самих доменів у змінному полі. Цей же параметр у феритів також дуже високий.

Оскільки магнітними параметрами ферита можна керувати впливом зовнішнього магнітного поля, то вони є основою цілого ряду приладів НВЧ-техніки: фазообертачів, фільтрів, циркуляторів 'і т.д. Найбільш широке застосування в електронній техніці знайшли ферити цинку, нікелю, марганцю, а також матеріали зі структурою гранату. Як і у випадку напівпровідникових твердих розчинів широке застосування знаходять і тверді розчини на основі магнітних шпінелей і гранатів.

До магнітотвердих матеріалів відносяться висококоерцитивні матеріали з великою площею петлі гістерезісу. Магнітотверді матеріали використовують для виготовлення постійних магнітів, магнітних стрічок, барабанів, дисків для обчислювальної техніки, голівок вимірювальних приладів, електричних машин, радіоелектронних приладів і т.д.

Основними параметрами магнітотвердих матеріалів є їх максимальна питома енергія {В • Н/2)^ , що лежить у межах1 - 200 кДж/м³ ; коерцитивна сила Не (100 - 700 кА/м); залишкова індукція Вз. Найбільш поширеним магнітотвердим матеріалом є сплави Ре-Мі-АІ і Ре-Мі-АІ-Со. Приблизно 80 % застосовуваних магнітотвердих матеріалів складаються з зазначених компонентів. Високі магнітні параметри цих матеріалів зв'язують із багатофазністю твердого стану. При цьому, змінюючи технологічні умови отримання матеріалу, вдається керувати фазовим складом і отже впливати на магнітні властивості. Подальше підвищення магнітних характеристик сплавів пов'язують із введенням у матеріал різноманітних домішок.

Найважливішим здобутком зазначених сплавів є їх висока температурна стабільність. Ці матеріали зберігають свою працездатність аж до 773 К без істотної зміни властивостей. До недоліків цих речовин відносять їх занижені механічні властивості, такі як висока твердість і крихкість. Останнє істотно ускладнює їх механічне опрацювання. В даний час ведуться роботи з поліпшення технологічних властивостей матеріалів шляхом введення різного роду пластифікаторів.

З магнітними параметрами магнітотвердих і магнітом'яких матеріалів можна познайомитись у відповідній довідковій літературі.