магнітно-м'які матеріали , магнітні матеріали, які намагнічуються до насичення і перемагнічуються у відносно слабких магнітних полях напруженістю Н ~ 8—800 а/м (0,1—10 е ). При температурах нижче Кюрі точки (в армко-железа, наприклад, до 768 °С) М-код.-м. м. спонтанно намагнічені, але зовні не проявляють магнітних властивостей, оскільки складаються з хаотично орієнтованих намагнічених до насичення областей (доменів ) . М-код.-м. м. характеризуються високими значеннями магнітної проникності — початковою m а ~ 10 2 —10 5 і максимальною m max ~ 10 3 —10 6 . Коерцитівная сила H з М-кодом.-м. м. вагається від 0,8 до 8 а/м (від 0,01 до 0,1 е ), а втрати на магнітний гістерезис дуже малі ~ 1—10 3 дж/м 2 (10—10 4 ерг/см 2 ) на один цикл перемагнічування. Здатність М-коду.-м. м. намагнічуватися в слабких магнітних полях обумовлена низькими значеннями енергії магнітній кристалічній анізотропії, а в деяких з них (наприклад, в М-коду.-м. м. на основі Fe — Ni, в деяких феритів ) також низькими значеннями магнітострикції . Це пов'язано з тим, що намагнічення відбувається в результаті зсуву кордонів між доменами, а також обертання вектора намагніченості доменів. Рухливість кордонів, сприяюча намагніченню, знижується в разі присутності в матеріалі різних неоднородностей і напруги, що змінює енергію кордонів при їх зсуві. Тому властивостями М-коду.-м. м. володіють також магнітні матеріали, що мають значну енергію магнітної кристалічної анізотропії, але в яких відсутні (вірніше, присутні в малих кількостях) шкідливі домішки впровадження (вуглець, азот, кисень та інші), дислокації і інші дефекти, що спотворюють кристалічну решітку, а також включення у вигляді інших фаз або порожнеч розміром істотно більше параметрів грат. Проте процес обертання вектора намагніченості в таких матеріалах вимагає додатка сильніших полів. Здобуття таких малодефектних матеріалів пов'язане з великими технологічними труднощами. ДО М-КОДУ.-м. м. належать ряд сплавів (наприклад пермінвари) і деякі ферити з малою енергією магнітної кристалічної анізотропії, але з добре вираженою одноосною анізотропією, яка формується при відпалі матеріалу в магнітному полі. Деякі М-коди.-м. м. (наприклад, пермендюр ) мають слабку анізотропію, але великі значення магнітострикції.
За призначенням М-коду.-м. м. підрозділяють на 2 групи: матеріали для техніки слабких струмів і електротехнічній сталі. Найважливішими представниками М-коду.-м. м., вживаних в техніці слабких струмів, є бінарні і леговані сплави на основі Fe — Ni (пермалой ) , що мають низьку H з » 0,01 е і дуже високі µ а (до 10 5 ) і µ max (до 10 6 ). До цієї ж групи відносяться сплави на основі Fe — З (наприклад, пермендюр), які серед М-коду.-м. м. володіють найвищі крапкою Кюрі (950—980 °С) і значення магнітної індукції насичення B s , що досягає 2,4· 10 4 гс (2,4 тл ) , а також сплави Fe — Al і Fe — Si — Al. Для роботи при частотах до 10 5 гц використовуються сплави на Fe — З — Ni основі з постійною магнітною проникністю, термічною обробкою зразків, що досягається, в поперечному магнітному полі, яке формує індуковану одноосьову анізотропію (кристалічна магнітна анізотропія при цьому має бути якомога менше). Постійність магнітної проникності (в межах 15%) зберігається при індукціях до 8000 гс і забезпечується тим, що при намагніченні таких М-кодів.-м. м. процес обертання є домінуючим. В області частот 10 4 —10 8 гц знайшли вживання магнітодіелектрики, тонкі порошки карбонільного заліза, що є, пермалою або альсифера, змішані з ким-небудь діелектричною в'язкою.
Широко застосовуються в техніці слабких струмів змішані ферити (наприклад, з'єднання з цинкового і нікелевого феритів), а також ферити-гранати, кристалічна структура яких однакова з природними гранатами . Для них характерний виключно високий електричний опір і практична відсутність скін-ефекту . ферити-гранати застосовуються при дуже високих частотах (якщо невеликі діелектричні втрати).
магнітно-м'які сплави виплавляють в металургійних печах, для надання необхідної форми злитки піддають куванню або плющенню. Ферити отримують спіканням оксидів металів при високих температурах, вироби пресують з порошку (для чого ферит розмелюють) і обпалюють. З магнітно-м'яких сплавів виготовляють сердечники трансформаторів (мікрофонних, вихідних, перехідних, імпульсних і інших), магнітні екрани, елементи пам'яті ЕОМ(електронна обчислювальна машина), сердечники голівок магнітного запису; з феритів, крім того, — магнітні антени, хвилеводи і ін.
До електротехнічних сталям відносяться сплави на основі заліза леговані Si (0,3—6% по масі); сплави містять також 0,1—0,3% Mn. Сталі виробляються гарячекатані — ізотропні, і холоднокатані — текстуровані. Втрати енергії при перемагнічуванні текстурованої сталі нижчі, а магнітна індукція вища, ніж гарячекатаною. Електротехнічні сталі застосовують у виробництві генераторів електричного струму, трансформаторів, електричних двигунів і ін.
Для поліпшення магнітних властивостей всі холоднокатані магнітно-м'які сплави і сталі піддають термічній обробці (при 1100—1200 °С) у вакуумі або в середовищі водню. Сплави Fe — З, Fe — Ni і Fe — Al схильні упорядковувати структуру при температурах 400—700 °С, тому в цій ділянці температур для кожного сплаву має бути своя швидкість охолоджування, при якій створюється потрібна структура твердого розчину.
До М-коду.-м. м. спеціального призначення відносяться термомагнітні сплави, службовці для компенсації температурних змін магнітних потоків в магнітних системах приладів, а також магнітострикційні матеріали, за допомогою яких електромагнітна енергія перетвориться в механічну енергію.
В таблиці приведені характеристики найбільш поширених М-кодів.-м. м.
Основні характеристики найважливіших магніто-м'яких матеріалів
Марка матеріалу
Основний склад % (по масі)
B s ·10 – 3 гс
T до °C
r·10 6 , ом·см
µ а ·10 – 3 , гс/е
µ max ·10 – 3 , гс/е
H з , е
Втрати на гістерезис при B = 5000 гс , ерг/см 3
80 НМ (суперпермалой)
80ni, 5mо, ост. Fe
8
400
55
100
1000
0,005
10
79 НМ (молібденовий пермалой)
79ni, 4mо, ост. Fe
8
450
50
40
200
0,02
70
50 Н
50ni, ост. Fe
15
500
45
5
40
0,1
150
50 НП 1
50ni, ост. Fe
15
500
45
100
0,1
600 (при B = 15000 гс)
40 НКМП (пермінвар прямокутний) 2
40ni, 25co, 4mо, ост. Fe
14
600
63
600
0,02
200 (при B = 14000 гс )
40 НКМЛ (пермінвар лінійний) 3
40ni 25co, 4mо, ост. Fe
14
600
63
2
2,0+ (<15%)
–
–
47 НК (пермінвар лінійний) 3
47ni, 23co, ост. Fe
16
650
20
0,9
0,90+ (<15%)
–
–
49 КФ–ВІ (пермендюр)
49co, 2v, ост. Fe
23,5
980
40
1
50
0,5
5000
16 ЮХ
16al, 2cr, ост. Fe
7
340
160
10
80
0,03
100
10 СЮ
9,5si, 5,5al, ост. Fe
10
550
80
35
100
0,02
30
Армко-железо
100fe
21,5
768
12
0,5
10
0,8
5000
Е 44
4si, ост. Fe
19,8
680
57
0,4
10
0,5
1200
Е 330
3,5si, ост. Fe
20
690
50
1,5
30
0,2
350
Ni–zn ферит
(Ni, Zn) O·fe 2 O 3
2–3
500–150
10 11
0,05–0,5
–
1,5–0,5
–
Mn–zn ферит
(Mn, Zn) O·fe 2 O 3
3,5–4
170
10 7
1
2,5
0,6
–
Примітка: µ а і µ max – початкова і максимальна магнітні проникність магніто-м'яких матеріалів; T до – температура Кюрі; r – електричний опір; H з – коерцитівная сила; B s , B r , B m – індукція насичення, залишкова і максимальна в полі 8–10 е .
1 Кристалічно текстурований. 2 Після обробки в подовжньому магнітному полі. 3 Після обробки в поперечному магнітному полі. 1 гс = 10 –4 тл ; 1 е = 79,6 а/м .
