Реферат: Магнитотвердые материалы

1.4. Потери энергии при перемагничивании . Это необратимые потери электрической энергии, которая выделяется в материале в виде тепла.

Потери на перемагничивание магнитного материала складываются из потерь на гистерезис и динамических потерь.

Потери на гистерезис создаются в процессе смещения стенок доменов на начальной стадии намагничивания. Вследствие неоднородности структуры магнитного материала на перемещение стенок доменов затрачивается магнитная энергия.

Потери на гистерезис

(4)

Динамические потери Рвт вызываются частично вихревыми токами, которые возникают при изменении направления и напряженности магнитного поля; они также рассеивают энергию:

(5)

Потери на вихревые токи из-за квадратичной зависимости от частоты поля превосходят потери на гистерезис на высоких частотах.

К динамическим потерям относятся также потери на последействие Р_п , которые связаны с остаточным изменением магнитного состояния после изменения напряженности магнитного поля. Они зависят от состава и термической обработки материала и появляются на высоких частотах. Потери на последействие (магнитную вязкость) необходимо учитывать при использовании ферромагнетиков в импульсном режиме.

Общие потери в магнитном материале

(6)

2 . Классификация магнитных материалов

Электорадиоматериалы, применяемые в технике с учетом их магнитных свойств, разделяют на магнитомягкие и магнитотвердые.

Термины «магнитомягкие» и «магнитотвердые» не относятся к механическим свойствам материала. Некоторые механически твердые материалы являются магнитомягкими, а механически мягкие материалы могут относится к магнитотвердым. Основанием для деления магнитных материалов на магнитомягкие и магнитотвердые являются следующие особенности. Процессы намагничивания материалов обеих групп протекают одинаково: на первом этапе происходит смещение границ доменов, на втором – вращение магнитных моментов доменов в направлении намагничивающего поля, на третьем парапроцесс. Согласно кривой намагничивания смещение границ доменов требует меньших энергетических затрат, чем процессы вращения магнитных моментов и парапроцесс. В магнитомягких материалах намагничивание происходит в основном за счет смещения границ доменов. Магнитотвердые материалы намагничиваются преимущественно за счет вращения векторов намагничивания и парапроцесса.

Форма петли гистерезиса обеих групп материалов (рис. 3), индукция насыщения B_s и остаточная индукция В_с примерно одинаковы, однако разница в коэрцитивной силе Н_с достигает очень большого значения. Так, для магнитотвердых материалов наибольшая коэрцитивная сила Н_с =800 кА/м, а для магнитомягких материалов наименьшая коэрцитивная сила Н_с =0,4 А/м, т.е. различие составляет 2*10⁶ раз.

Исходя из различий в коэрцитивной силе условно принято разделение на магнитомягкие и магнитотвердые.

Магнитомягкие материалы имеют малое значение коэрцитивной силы Н_с , поэтому способны намагничивания до насыщения даже в слабых магнитных полях. Они обладают следующими свойствами:

Узкая петля гистерезиса небольшой площади при высоких значениях индукции и небольшой коэрцитивной силой Н_с <4 кА/м (см.рис. 1.3, а,б,в);

Однородность структуры;

Минимальные механические напряжения;

Минимальное количество примесей и включений;

Незначительная кристаллографическая анизотропия.

Магнитомягкие материалы с округлой петлей гистерезиса применяют для работы в низкочастотных магнитных полях. Магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса применяют для изготовления устройств магнитной памяти.

Магнитотвердые материалы имеют большие значения коэрцитивной силы Н_с , трудно намагничиваются, но способны длительное время сохранять намагниченность. Они обладают широкой петлей гистерезиса с большой коэрцитивной силой Н_с >4 кА/м (рис 1.3, г) и наличием однодоменных структур, возникающих в небольших объемах магнитного вещества.

Магнитотвердые материалы служат для изготовления постоянных магнитов.

Особую группу составляют материалы особого назначения , которые имеют сравнительно узкую область применения.

3. Магнитотвердые материалы

3.1. Общие сведения . К магнитотвердым материалам относятся магнитные материалы с широкой петлей гистерезиса и большой коэрцитивной силой Н_с (рис. 1.3, г).

Основными характеристиками магнитотвердых материалов являются коэрцитивная сила Н_с , остаточная индукция В_с , максимальная удельная магнитная энергия, отдаваемая во внешнее пространство w_мах .

Магнитная проницаемость m магнитотвердых материалов значительно меньше, чем у магнитомягких. Чем «тверже» магнитный материал, т.е. чем выше его коэрцитивная сила Н_с , тем меньше его магнитная проницаемость.

Влияние температуры на величину остаточной магнитной индукции B_r , которая соответствует максимальному значению магнитной индукции B_max , оценивается температурным коэффициентом остаточной магнитной индукции (К-1)