МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ПРОЧИЕ МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Кроме рассмотренных выше основных групп магнитных мате­риалов, в технике находят применение и некоторые другие, име­ющие ограниченные области применения. Подробное их рас­смотрение не входит в задачи настоящей книги, поэтому корот­ко остановимся только на некоторых из них.

Термомагнитные сплавы. От этих сплавов требуется боль­шая и желательно линейная зависимость индукции от темпера­туры в рабочем диапазоне (в большинстве случаев приблизи­тельно в интервале ±60° С).

Основная область применения термомагнитных сплавов — магнитные шунты в системах с постоянными магнитами. Прин­цип работы такого шунта заключается в следующем. Созданный постоянным магнитом магнитный поток распределяется между полезным воздушным зазором и магнитным шунтом пропорцио­нально их магнитным проводимостям. Рассмотрим случай повы­шения температуры, что сопровождается уменьшением потока постоянного магнита. Поскольку проводимость воздушного за­зора при этом не меняется, то при отсутствии магнитного шунта полезная индукция также уменьшилась бы. Наличие шунта поз­воляет обеспечить постоянство индукции в рабочем зазоре, так как при повышении температуры индукция в шунте падает (проницаемость материала уменьшается) и шунт начинает про­водить относительно меньшую часть общего потока.

Таким образом, можно компенсировать температурную пог­решность, возникающую не только от изменения потока магни­та, но и в результате зависимости от температуры и других элементов устройства (сопротивления проводов, упругости пру­жинок для создания противодействующего момента в электроиз­мерительных приборах и др.).

Таблица 32

Магнитные свойства термомагнитного Ni—Fe—Сг сплава марки Н38Х14* (ЧМТУ 176/4575—56)

* Свойства указаны после отжи­га в контейнере без подсоса воз­духа при температуре 800° С в течение 2 ч.

** Индукция в поле Я= 100 э.

Термомагнитные сплавы находят применение и в некоторых других областях: в индукционных печах для поддержания за­данной температуры, в реле, момент срабатывания которых за­висит от температуры, и т. д.

Поскольку большая зависимость индукции от температуры для ферромагнетиков наблюдается в области, близкой к точке Кюри, то последняя для термомагнитных сплавов должна нахо­диться вблизи от рабочих (комнатных) температур. Из ферро­магнитных элементов лучше всего этому соответствует никель <0 = 350° С); для железа и кобальта температура Кюри намно­го выше. Материалы с еще более низ- в. тл кой точкой Кюри могут быть получе­ны введением в никель немагнитных присадок.

Рис. 86. Кривые зави­симости магнитной индукции сплава Ni— Fe—Сг с содержанием 35% Ni от температу­ры и содержания хро­ма в поле напряжен­ностью 100 э

Наибольшее применение среди термомагнитных сплавов имеют сплавы никель — хром — железо (компенсаторы). На рис. 86 приведены кривые зависимости магнитной индукции этих сплавов от температуры и содержания хрома. Достоинствами компенсаторов являются полная обратимость свойств в диапазо­не изменения температур ± 70° С, высокая воспроизводимость характеристик, хорошая механическая обрабатываемость.

В табл. 32 приведены свойства компенсатора марки Н38Х14.

Кроме компенсаторов, иногда применяют также и некоторые другие сплавы, однако все они имеют существенные недостатки.

Сплавы никель—медь (кальмаллои) обладают сравнительно малой индукцией, поэтому магнитные шунты из этих сплавов должны иметь большое сечение. Сплавы никель—железо (тер - маллои) под действием отрицательных температур необратимо изменяют свои свойства и, кроме того, имеют резкую зависи­мость точки Кюри от состава (изменение содержания никеля на

0,25% смещает точку Кюри на 10° С), т. е. плохую воспроизво­димость характеристик.

Термомагнитные сплавы поставляются в виде лент и полос толщиной, например, 0,8; 1,0; 1,2; 1,4 и 1,5 мм при ширине 20, 25, 30 и 35 мм в нагартованном состоянии. Окончательный от­жиг производится на предприятии-изготовителе изделий.

В последнее время в качестве термомагнитных материалов стали применять также ферриты с низкой точкой Кюри.

Магнитострикционные материалы. При намагничивании ферромагнитного тела происходит изменение его объема, а так­же размеров в направлении действия поля (линейный или продольный эффект) и в нап­равлении, перпендикулярном полю (поперечный эффект). Если по стержню протекает намагничивающий его ток, то стержень закручивается (эф­фект Видеманна). Все эти яв­ления представляют собой магнитострикцию, хотя в боль - ц д шинстве случаев под этим наз - _ ' ванием подразумевают только ка/м продольный эффект (эффект

Рис. 87. Зависимость коэффициента ДЖ®УЛЯ) • магиитострикции от напряженности МЭГНИТОСТРИКЦИЯ ИМЄЄТ НЄ - поля для некоторых материалов посредственное техническое

Применение в магнитострикци - онных вибраторах (генерато­рах) звуковых и ультразвуковых колебаний. Такие вибраторы используют в технологических установках по обработке ультра­звуком (механическая обработка хрупких и твердых материа­лов, обезжиривание и др.), в эхолотах, дефектоскопах, а также в некоторых радиотехнических схемах и устройствах (взамен кварца для стабилизации частоты, в электромеханических филь­трах и т. д.).

Линейную магнитострикцию обычно оценивают величиной коэффициента магиитострикции

Х = (80>

Где I — длина стержня при отсутствии поля; Al— изменение длины под действием поля. Коэффициент магиитострикции X может быть как отрица­тельным, так и положительным.

На рис. 87 представлена зависимость коэффициента линей­ной магиитострикции от напряженности поля для некоторых ма­
териалов. Из приведенных кривых видно, что наибольшей маг - нитострикцией обладает сплав платины с железом, однако его применение в технике ограничено высокой стоимостью. Редко применяют также железокобальтовые сплавы, что объясняется их малой антикоррозийной стойкостью, которая требуется при работе вибраторов в воде, плохими технологическими свойства­ми, а также большой стоимостью.

Наибольшее применение в качестве магнитострикционных материалов имеют никель, никелькобальтовые ферриты и реже железокремнистый сплав алфер.

Никель имеет большую абсолютную величину Я= —35 • 10-6. Обычно применяют никель марки Н (ГОСТ 849—56), толщи­ной 0,1 мм в виде жесткой неотожженной ленты. После вырубки пластины оксидируют нагреванием на воздухе до 800° С в тече­ние 15—25 мин. Образованная таким образом оксидная пленка служит для электрической изоляции пластин при сборке пакета. Никель обладает высокими антикоррозийными свойствами и малым температурным коэффициентом модуля упругости.

В. С. Меськин и Ю. М. Марголин впервые показали, что же- лезоалюминиевый сплав, содержащий 14% А1, имеет К (положи­тельный) больше, чем никель, и в 12 раз большее электросопро­тивление. Это позволяет применять в пакетах листы толщиной не 0,1 мм, как для никеля, а в два-три раза толще. В дальней­шем был предложен сплав алфер (13% А1). Недостатками маг­нитострикционных железоалюминевых сплавов являются труд­ность прокатки, хрупкость и повышенная коррозионность.

В последнее время все большее применение получают магни- тнострикционные ферриты.