Дипломная работа: Основні магнітні явища: діамагнетизм, парамагнетизм, феромагнетизм
Такі складно леговані ферити характеризуються високим питомим опором (до 1012 Ом·м), стабільністю магнітної проникливості, низькими втратами та зберігають ці параметри постійними до 800 МГц.
Ферити для пристроїв, які застосовуються на надвисоких частотах НВЧ (> 800 МГц).
Можливість застосування феритів при таких частотах визначає резонансне поглинання, що виникає в тих випадках, коли на ферит, перемагнічуваний високочастотним полем, накладено перпендикулярне постійне магнітне поле Н0 .
Ферити для НВЧ вибирають з врахуванням типу пристроїв, частотного діапазону, рівня потужності та кліматичних умов.
Ферити зі структурою шпінель виготовляють спіканням оксидів нікелю та магнію. Їх склад відповідає формулі MeO·Fe2 O3 . Ферити, які використовують при більш високих частотах, додатково легують трьохвалентними металами хромом та алюмінієм. Вони описуються формулами MgO·(FeCr)2 O3 , MgO·(FeAl)2 O3 або NiO·(FeCr)2 O3 .
Ферити – гранати мають кристалічну решітку мінералу граната, їх формула 3Me2 O3 ·5Fe2 O3 . Як легуючі елементи в них використовують рідкоземельні метали (РЗМ). Застосування знаходять полі- та монокристали.
Полікристалічні ферити – гранати виготовляють спіканням оксидів рідко земельних металів: ітрію, гадолінію та ін.
Ортоферити, так як і ферити – гранати, виготовляють з оксидів заліза, легованих РЗМ. Склад їх відповідає формулі R·FeO3 , де R – ітрій, гадоліній, самарій і т.д. Монокристали ортоферитів отримують методом безтигельної зонної плавки.
Ферити з прямокутною петлею гістерезису (ППГ). Такі ферити використовуються в обчислювальній техніці. Найширше використання отримали ферити з оксидів Mg і Mn. Найкращі характеристики спостерігаються в феритів складу MgO·3MnO·3Fe2 O3 , а також в полі феритів, які містять крім перерахованих трьох оксидів оксиди кальцію, цинку, літію.
В залежності від особливостей пристроїв застосовують різні за властивостями ферити з прямокутною петлею гістерезису: з низькою коерцитивною силою та з високою коерцитивною силою.
МАТЕРІАЛИ З ОСОБЛИВИМИ МАГНІТНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ
Сплави з великим коефіцієнтом магнітострикції. Ці сплави застосовують для сердечників перетворювачей магнітних коливань в ультразвукові, для виготовлення ультра записуючих головок, в установках для обробки твердих матеріалів. Крім високо коефіцієнта магнітострикції ці сплави повинні мати малу коерцитивну силу та високий питомий електроопір.
Найбільшу магнітострикцію має нікель. Завдяки високій пластичності він застосовується в вигляді тонких листів (товщиною 0,1 мм і не менше); характеризується малим електроопором (0,08 мкОм·м), а відповідно застосовується для низьких частот.
Високу магнітострикцію має сплав заліза з 13 % Al. Він має значно вищий електроопір (0,96 мкОм·м), і тому при тих же втратах пластини його можуть бути в 2 – 3 рази товстішими, ніж пластини нікелю. Більш високий коефіцієнт магнітострикції мають сплави заліза, що містять 50 % Со, які використовують для перетворювачів великої потужності. Сплав заліза з платиною має найвищий коефіцієнт магнітострикції, однак він є досить дорогим.
Термомагнітні сплави. Інтенсивність намагнічування зменшується з підвищенням температури. До них відносять сплав заліза з нікелем (30 – 35 %), який перестає бути феромагнітним при 100о С. Введення хрому або алюмінію додатково понижує температуру точки Кюрі.
ЛЕКЦІЯ №3
МАГНІТНО–ТВЕРДІ МАТЕРІАЛИ
1. Основні вимоги до магнітно-твердих матеріалів
2. Прецизійні магнітні матеріали зі спеціальними властивостями
ОСНОВНІ ВИМОГИ ДО МАГНІТНО-ТВЕРДИХ МАТЕРІАЛІВ
Магнітно-тверді матеріали використовуються для виготовлення постійних магнітів. Вони намагнічуються в сильних полях, мають великі втрати при перемагнічуванні.
Важливою характеристикою магнітно-твердих матеріалів є максимальна питома магнітна потужність. Розмагнічування пов’язане з тими ж процесами, що і намагнічування: зміщенням доменної стінки та обертанням реакторів намагнічування. Необоротність цих процесів призводить до неспівпадіння кривих намагнічування та розмагнічування, а при перемагнічуванні до появи петлі гістерезису.
Для одно доменних кристалів розмагнічування проходить тільки в результаті обертання векторів намагнічування.
Розмір однодоменних кристалів визначається формою кристала, параметром кристалічної решітки та магнітними характеристиками. Для заліза діаметр одно доменного кристала рівний 0,05 мкм.
Необоротні процеси обертання векторів намагнічування визначають Нс тонких плівок та багатьох багатофазних сплавів. Тонкі плівки товщиною 0,1 – 30 мкм однодоменні та магнітно-анізотропні. При товщинах, близьких до 30 мкм, в плівках стрічкова доменна структура. Довгі домени намагнічуються в взаємно протилежних напрямках та обертаються всією системою стрічок під дією зовнішнього поля. Такий спосіб використовують в інформаційних приладах.
Велике значення Нс мають багатофазні сплави зі структурою одно доменних не рівноважних феромагнітних включень в немагнітній основній фазі. В таких сплавах розмагнічування проходить в наслідок обертання векторів намагнічування феромагнітних включень.
В сплавах з феромагнітною основною фазою та не феромагнітними включеннями розмагнічування може розвиватись шляхом зміщення доменної стінки.
Все це дозволяє сформулювати вимоги до складу та структури магнітно-твердих матеріалів. Переважне застосування мають сплави, а не чисті метали. Можна використовувати однофазні сплави з одно доменною не рівноважною формою кристалів або багатофазні сплави з різною магнітністю основи та включень.
Властивості магнітно-твердих матеріалів оцінюють стабільністю в умовах тривалої експлуатації при можливих коливаннях температури. Нестабільність властивостей може викликатись структурними змінами (структурне старіння), а також ударами та вібрацією (магнітне старіння).