XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Введение.

Ферромагнетиками называют вещества, для которых характерна самопроизвольная намагниченность, значительно изменяемая в процессе воздействия внешних факторов таких, как магнитное поле, деформация и температура.

Ферромагнетические материалы обладают уникальными физико-химическими свойствами. Основными характеристиками ферромагнетиков являются:

Ферромагнетизм материалов возможен лишь тогда, когда вещество находится в кристаллическом состоянии.

Ориентация магнитных полей доменов затруднена из-за теплового движения, что подтверждает прямую зависимость свойств ферромагнетиков от температуры.

Намагничивание ферромагнетиков происходит до насыщения в слабых магнитных полях.

Параметры магнитного поля определяют магнитную проницаемость ферромагнетических веществ.

Ферромагнетики обладают остаточной намагниченностью. Можно наблюдать опытным путем на примере ферромагнитного стержня, помещенного под током соленоида, как при намагничивании до насыщения, а затем уменьшении тока, индукция поля в стержне во время его размагничивания сохраняется на более высоком уровне, чем при намагничивании.

Ферромагнитные материалы делятся на две группы: магнитно-мягкие и магнитно-твердые.

Магнитно-мягкая группа.

Ферромагнетики этой группы имеют небольшие показатели напряженности магнитного поля, но обладают отличной магнитной проницаемостью (менее 8,0×10^-4 Гн/м) и невысокими потерями гистерезисного характера. К магнитно-мягким материалам относятся: пермаллои (сплавы с добавлением никеля и железа), оксидные ферромагнетики (ферриты), магнитодиэлектрики.

Рассмотрим некоторые виды магнито-мягких материалов, которые наиболее часто применяются в промышленности.

Электротехнические стали– это сплавы железа с кремнием (1-4%). Путем изменения содержания кремния и применением различных технологических приемов получаются стали с широким диапазоном магнитных свойств. Кремний улучшает свойства технического железа: увеличиваются начальная и максимальная магнитные проницаемости, уменьшается коэрцитивная сила, уменьшаются потери энергии от гистерезиса, увеличивается удельное электрическое сопротивление, что важно для уменьшения так называемых вихревых токов, возникающих при циклически изменяющемся магнитном поле и нагревающих магнитопровод.

Стали, с низким содержанием кремния, имеют низкую магнитную проницаемость, большую индукцию насыщения и большие удельные потери, они применяются в установках и приборах цепей постоянного тока или переменного тока низкой частоты. Стали с высоким содержанием кремния применяются в тех случаях, когда нужно иметь высокую магнитную проницаемость в слабых и средних полях и малые потери от гистерезиса и вихревых токов, вследствие чего они могут применятся для магнитопроводов, работающих при повышенной частоте тока.

Пермаллои, которые состоят только из сплавов железа и никеля. Иногда к пермаллоям добавляют хром и молибден для повышения проницаемости. Правильно изготовленные пермаллои отличаются высокими показателями магнитной проницаемости и коэрцитивной силы.

Ферриты – ферромагнитный материал, состоящий из оксидов железа и цинка. Нередко к железу и цинку добавляют оксиды марганца или никеля для уменьшения сопротивления. Поэтому ферриты часто используют в качестве полупроводников при высокочастотных токах.

Магнитодиэлектрики являются измельченной смесью порошка железа, магнетита или пермаллоя, обернутого в пленку из диэлектрика. Так же, как и ферриты, магнитодиэлектрики используются в качестве полупроводников в самых разных устройствах: усилителях, приемниках, передатчиках и т. д.

Магнитно-жесткая (или магнитно-твердая группа).

Характеристики ферромагнитных материалов этой группы выше, чем у предыдущей. Магнитно-твердые вещества обладают как высокими показателями напряженности магнитного поля, так и хорошей магнитной проницаемостью. Они являются основными материалами для производства магнитов и устройств, где используется коэрцитивная сила и необходима отличная магнитная восприимчивость. К магнитно-жесткой группе относятся практически все углеродистые и некоторые легированные стали (кобальт, вольфрам и хром).

К магнитно-твердой группе относятся следующие материалы:

Углеродистые стали, состоящие из сплава железа и углерода. Помимо железа и углерода, в состав сплава могут также входить кремний, магний и марганец. Но наиболее качественными и пригодными ферромагнитными материалами считаются те углеродистые стали, которые имеют наименьшее количество примесей.

Сплавы на основе редкоземельных элементов, например самарий-кобальтовые сплавы.

Другие сплавы. К таковым относятся: вольфрамовые, магниевые, платиновые и кобальтовые сплавы.

Область применения ферромагнетиков.

Ферромагнитный материал занимает особо важное место в современном мире технологий. Его используют при изготовлении:

постоянных магнитов;

магнитных компасов;

трансформаторов и генераторов;

электронных моторов;

электроизмерительных приборов;

приемников;

передатчиков;

усилителей и ресиверов;

винчестеров для ноутбуков и ПК;

громкоговорителей и некоторых видов телефонов;

звукозаписывающих устройств.

В прошлом некоторые магнитно-мягкие материалы использовались также в радиотехнике при создании магнитных лент и пленок.

Заключение.

Таким образом, мы видим, что благодаря своим уникальным диэлектрическим магнитным свойствам: высокой намагниченности и полупроводниковые – ферриты получили широкое применение как магнитные материалы в радиотехнике, радиоэлектронике, вычислительной технике. Ферромагнитные материалы играют огромную роль в самых различных областях современной техники, и, возможно, будут и дальше помогать человечеству стремиться к «фантастическому» будущему.

Список литературы.

Ферромагнетики // URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ферромагнетики

Ферромагнитный материал// URL: https://fb-ru.turbopages.org/fb.ru/s/article/351921/ferromagnitnyiy-material-svoystva-i-primenenie-ferromagnetikov

Ферромагнитные материалы// URL: https://electrikam.com/ferromagnitnye-materialy/

Ферромагнетизм и будущее магнитных накопителей информации// URL: https://integral-russia.ru/2018/07/02/ferromagnetizm-i-budushhee-magnitnyh-nakopitelej-informatsii/

Ферромагнитные материалы это металл// URL: https://stal-kom.ru/ferromagnitnyye-materialy-eto-metall/

Код для цитирования: Скопировать