МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Общепринято выделение двух основных групп магнитных ма­териалов — магнитномягких и магнитнотвердых, в третью груп­пу можно включить материалы специального назначения, имею­щие сравнительно узкие области применения.

Характерными свойствами магнитномягких материалов яв­ляется их способность намагничиваться до насыщения уже в слабых полях (высокая магнитная проницаемость) и малые по­тери на перемагничивание.

Магнитнотвердые материалы (материалы для постоянных магнитов) должны обладать возможно большей удельной энер­гией в полезном воздушном зазоре. Эта энергия тем больше, чем больше остаточная индукция Вг и коэрцитивная сила Нс ма­териала (см. § 18). Потери для магнитнотвердых материалов не играют никакой роли, поскольку они намагничиваются лишь один раз (за исключением устройств, в которых постоянный магнит работает в динамическом режиме, например, гистерезис- ных двигателей).

Процессы намагничивания материалов обеих групп протека­ют аналогично, но количественное соотношение процессов сме­щения границ и вращения различно. Процессы смещения границ требуют меньших затрат энергии, чем процесс вращения. В маг­нитномягких материалах намагничивание происходит в основ­ном за счет смещения границ, а в магнитнотвердых—за счет вращения.

Сравнивая петли гистерезиса, характерные для обеих групп материалов, можно отметить, что форма петли, индукция насы­щения и остаточная индукция примерно одинаковы, а разница в коэрцитивной силе достигает очень большой величины. Для при­меняемых в настоящее время промышленных магнитномягких материалов наименьшая #с~ 0,005 э, а для магнитнотвердых наибольшая #с~4000 э, т. е. она отличается в 8 • 105 раз. Други­ми словами, магнитномягкие материалы имеют узкую петлю ги­стерезиса с небольшой коэрцитивной силой, а магнитнотвер­дые— широкую петлю с большой коэрцитивной силой.

Сравнивая основные кривые намагничивания, можно заме­тить, что для магнитномягких материалов характерен крутой 2* подъем кривой, а для магнитнотвердых — пологий ход, т. е. в первом случае имеют место высокие проницаемости в слабых по­лях, а во втором — низкие.

Отметим, что начальная проницаемость |ха приблизительно обратно пропорциональна коэрцитивной силе, так что произве­дение |Ла#с в среднем равно 1000. Точнее говоря, оно уменьшает­ся в 2—3 раза по сравнению с 1000 для материалов с большими значениями коэрцитивной силы и увеличивается во столько же раз для материалов с малой Нс.

Границы значений Нс (или |ха), по которым материал можно отнести к группе магнитномягких или магнитнотвердых, являют­ся условными. Ориентировочно можно считать, что для совре­менных магнитномягких материалов Нс<2э, а для магнитно­твердых #с > 300 э. Внутри этой области практически лежат только устарелые или сугубо специальные материалы. По мере прогресса техники граничная область расширяется в обе сто­роны.

Важнейшими магнитномягкими материалами являются техни­чески чистое железо, электротехнические стали, пермаллои, маг - нитномягкие ферриты, магнитодиэлектрики. Основные магнитно - твердые материалы — сплавы на основе Fe — Ni — А1—(Со), магниты из порошков, в том числе магнитнотвердые ферриты, мартенситные стали; пластически деформируемые магнитнотвер­дые сплавы.

Термины «магнитномягкий» и «магнитнотвердый» не относят­ся к характеристике механических свойств материала. Существу­ют механически мягкие, но магнитнотвердые материалы и наобо­рот.

К группе магнитных материалов специального назначения можно отнести материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ), ферриты для сверхвысоких частот (СВЧ), магнитострик - ционные материалы, термомагнитные сплавы, немагнитные стали и чугуны [23] и некоторые другие.