Магнитно-мягкие сплавы играют важную роль в современной промышленности. Их уникальные магнитные свойства востребованы в электронике, электротехническом оборудовании и других высокотехнологичных отраслях. В этой статье рассмотрим основные параметры, физические принципы работы и характеристики материалов, производимых заводом ПЗПС.
Основные параметры и понятия
Намагниченность (I) — отражает степень магнитного состояния материала и измеряется как магнитный момент на единицу объема материала. Эта векторная величина направлена вдоль линий внешнего магнитного поля и тесно связана с напряженностью поля.
- Магнитный момент характеризует интенсивность и направление магнитного действия, определяя способность материала создавать или изменять магнитное поле.
- Напряженность магнитного поля (H) показывает, с какой силой внешнее поле воздействует на движущиеся заряды или намагниченные тела.
- Магнитная индукция (B) отражает, насколько материал намагничивается под воздействием внешнего поля.
Эти параметры формируют основу для анализа магнитных свойств различных материалов. Разница между ферромагнетиками, диамагнетиками и парамагнетиками в значительной мере определяется величинами этих характеристик.
Вектор намагниченности (J) описывает, насколько сильно материал способен реагировать на внешнее магнитное поле. Для различных типов материалов этот отклик может значительно различаться:
- у ферромагнетиков намагниченность сохраняется даже после удаления внешнего поля;
- парамагнетики обладают слабой положительной намагниченностью, которая исчезает при снятии поля;
- диамагнетики имеют отрицательную намагниченность, направленную против внешнего поля.
Вектор намагниченности используется в электромагнетизме для описания взаимодействия магнитного поля с материалами, в том числе для анализа магнитных свойств сталей и сплавов (например, в электронике и приборостроении), расчета магнитных цепей и магнитных экранов, описания процессов, связанных с гистерезисом и магнитным насыщением.
Магнитная индукция и свойства материалов
Магнитная индукция определяет силу и направление воздействия магнитного поля на материал. Ее величина зависит от свойств вещества:
- Ферромагнитные материалы, такие как железо, никель, кобальт и многочисленные сплавы этих металлов, обладают высокой магнитной индукцией за счет значительной магнитной проницаемости. После удаления внешнего магнитного поля сохраняют значительную часть намагниченности (остаточная магнитная индукция). Для размагничивания ферромагнетика требуется приложить определенное обратное поле, называемое коэрцитивной силой.
- Парамагнетики — многие соли железа, редкоземельные элементы, металлы группы платины и палладия, натрий, калий, кислород и ферромагнетики при температуре выше точки Кюри. Имеют слабую положительную намагниченность, не вызывающую заметного гистерезиса — запаздывания изменения магнитной индукции относительно изменения напряженности внешнего магнитного поля. Их проницаемость не зависит от внешнего поля и либо совсем не зависит от температуры, либо убывает с повышением температуры.
- Диамагнитные материалы демонстрируют намагниченность, направленную противоположно внешнему полю, с проницаемостью ниже единицы. Попадая в магнитное поле, они отталкиваются по направлению к области более слабого поля. Диамагнетиками являются многие металлы и большинство неметаллов. В отличие от парамагнитных и ферромагнитных материалов, диамагнитные свойства практически не зависят от температуры.
Эти различия определяют области применения материалов, от точных измерительных приборов до мощных электромагнитов.
Характеристики намагничивания
Процесс намагничивания материалов во внешнем поле описывается ключевыми характеристиками:
- Кривая намагниченности — график, показывающий, как материал реагирует на изменение напряженности магнитного поля.
Если ненамагниченный железный образец расположить вблизи магнита или внести в магнитное поле электрического тока, то он намагничивается. Намагничивание материала во внешнем поле описывается кривой, представляющей намагниченность I или индукцию B в образце как функцию напряженности внешнего поля H. Эти кривые имеют фундаментальное значение при описании магнитных свойств материалов. - Петля гистерезиса — отражает остаточную намагниченность (при H=0) — способности материала удерживать намагниченность после снятия внешнего поля, и коэрцитивную силу (при B=0) — величину напряженности поля, при которой магнитная индукция становится равной нулю при размагничивании. Характеризует способность материала удерживать магнитное состояние.
Эти параметры важны при выборе материала для устройств, где требуется высокая устойчивость к размагничиванию или стабильное удержание магнитного состояния.
Магнитная проницаемость
Магнитная проницаемость показывает, насколько эффективно материал усиливает магнитное поле.
- Начальная проницаемость (при В и Н, стремящихся к нулю) измеряется при слабых внешних полях и отражает поведение материала в начальной стадии намагничивания.
- Максимальная проницаемость достигается при оптимальных условиях и демонстрирует пик эффективности материала.
Эти параметры определяют области применения магнитно-мягких материалов, от трансформаторов до измерительных устройств.
Магнитострикция
Магнитострикция — это изменение размеров материала под воздействием магнитного поля.
- Линейная магнитострикция выражается как изменение длины образца вдоль поля.
- Объемная магнитострикция характеризует общее изменение объема. Для большинства материалов относительное изменение объема тела при намагничивании значительно меньше, чем относительное изменение длины.
Эффект магнитострикции важен для проектирования устройств, где магнитное поле влияет на механическую деформацию, например, в ультразвуковых преобразователях или исполнительных механизмах.
Магнитно-мягкие сплавы завода ПЗПС
Завод ПЗПС выпускает электротехнические стали марок 20895, 20880, 20860, 20832, 21895, 21880, 21860, 21832, а также предлагает широкий спектр магнитно-мягких материалов с уникальными характеристиками:
- 50Н — высокая магнитная проницаемость, подходит для трансформаторов и электромагнитов;
- 50НП — сплав с прямоугольной петлей гистерезиса, используется в импульсной технике;
- 79НМ — высокая проницаемость в слабых полях, применяется в точных приборах;
- 80НМ — легко насыщается при слабых полях, востребован в радиоэлектронике;
- 81НМА — лучший выбор для слабых полей благодаря максимальной магнитной проницаемости;
- 27КХ — материал с высокой точкой Кюри (950°C), подходит для применения в высокотемпературных условиях;
- 49К2ФА-ВИ — магнитное насыщение до 2,35 Тл и высокая магнитострикция, идеален для мощных генераторов.
Наши стали и сплавы обеспечивают стабильные характеристики и соответствуют самым строгим требованиям современной промышленности. Свяжитесь с нами, чтобы обсудить ваши потребности и найти оптимальное решение для вашего проекта. ПЗПС — это гарантированный успех ваших разработок!
