Магнитные материалы - раздел Высокие технологии, Онищенко В.И. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Ч 1 и 2. – Волгоград.: Изд. Волгогр. Гос. С.-х. акад – 2006. – 272 с Магнитная Восприимчивость - Величина, Характеризующая Сп...
Магнитная восприимчивость - величина, характеризующая способность вещества намагничиваться в магнитном поле. Вектор намагниченности М, т.е. магнитный момент единицы объема вещества, связан с вектором Н напряженности однородного магнитного поля соотношением: M=М0 + cH, где M0 - намагниченность в отсутствие поля, c - макроскопическая магнитная восприимчивость (в системе СИ безразмерная величина). Магнитная восприимчивость, рассчитанная на единицу массы (1кг или 1г) вещества, называется удельной. Магнитная восприимчивость 1 моля вещества называется молярной, или атомной.
Различные материалы по-разному ведут себя в магнитном поле и, соответственно имеют различную магнитную проницаемость.
У диамагнетиков и парамагнетиков самопроизвольная намагниченность в отсутствие поля отсутствует, т. е М0 = 0 и c = М/Н определяет наведенную намагниченность. Диамагнетики и парамагнетики - слабомагнитные вещества (c ~ 10-4-10-6), причем для диамагнетиков c < 0 (векторы М и Н противоположно направлены), у парамагнетиков c > 0 (направления векторов М и Н совпадают). Для слабомагнитных веществ магнитная восприимчивость практически не зависит от Н (за исключением случаев очень сильных полей или низких температур). Магнитная восприимчивость парамагнетиков, как правило, существенно зависит от температуры.
Диамагнетиками являются подавляющее большинство веществ, например, водород, инертные газы, большинство органических соединений, каменная соль и некоторые металлы (медь, цинк, серебро, золото, ртуть), а также висмут, галлий, сурьма.
Парамагнетиками являются кислород, щелочные и щелочноземельные металлы Na (но NaCl- диамагнетик), Mg, Ca, алюминий, платина, титан, палладий, соли железа, кобальта, никеля и редкоземельных элементов.
Ферромагнетики - кристаллические и аморфные твердые вещества, у которых в определенно температурном интервале проявляется ферромагнетизм – самопроизвольная намагниченность в отсутствие внешнего намагничивающего поля.
Ферромагнетизм обусловлен магнитоупорядоченным состоянием макроскопических объемов ферромагнетика, в которых магнитные моменты атомов (ионов) параллельны и одинаково ориентированы. Эти объемы - домены - обладают магнитным моментом Ms (самопроизвольной намагниченностью) даже при отсутствии внешнего намагничивающего поля.
В поликристаллическом ферромагнетике магнитные моменты доменов разориентированы друг относительно друга, поэтому вещество в целом имеет самопроизвольную намагниченность.
Для ферромагнетиков во внешнем магнитном поле характерны: нелинейность кривой намагничивания и магнитный гистерезис (несовпадение кривых B=f(H)) при перемагничивании. Значение Ms максимально при Т ® 0К, с увеличением температуры Ms уменьшается и обращается в нуль в точке Кюри(для чистого железа - 768°С, для никеля - 358°С, для кобальта- 1131°С), выше этой температуры вещество становится парамагнитным.
Ферромагнетики обладают большим положительным значением магнитной восприимчивости с>>1, способностью намагничиваться до насыщения при обычных температурах даже в слабых полях. При намагничивании ферромагнитных материалов наблюдается изменение их линейных размеров, это явление носит название магнитострикции
К ферромагнетикам относятся железо, никель, кобальт и ряд более редких веществ. На основе этих элементов изготавливаются магнитные материалы.
Антиферромагнетик, вещество, в котором ниже определенной температуры – точки Неля, устанавливается антиферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов:элементарные (атомные) магнитики соседних частиц вещества ориентированы навстречу друг другу (антипараллельно), и поэтому намагниченность тела в целом очень мала. В отличие от антиферромагнетика в ферромагнитном веществе ориентация элементарных магнитиков одинаковая, что и приводит к высокой намагниченности тела в целом. Антипараллельный порядок чередования магнитных моментов в антиферромагнетике вместе с их направлением относительно кристаллографических осей определяет антиферромагнитную структуру вещества. Такую структуру можно представить себе как систему вставленных друг в друга пространственных решёток магнитных ионов (называются подрешётками), в узлах каждой из которых находятся параллельные друг другу магнитные моменты. Каждая из подрешёток состоит из магнитных ионов одинакового сорта. Поэтому суммарные магнитные моменты подрешёток строго компенсируются, и антиферромагнетик в целом в отсутствие внешнего поля не имеет результирующего магнитного момента. Под действием внешнего магнитного поля антиферромагнетики приобретают слабую намагниченность. Для магнитной восприимчивости антиферромагнетиков типичны значения 10-4 — 10-6. К антиферромагнетикам относятся: твердый a-кислород при Т<24 К, Mn (TN = 100 К), Cr(TN = 310 К), а также ряд РЗЭ с TN от 10 К (у Се) до 230 К (у Тb); оксиды переходных элементов, включая ряд ферритов-шпинелей, ферритов-гранатов и ортоферритов; многие фториды (FeF2, NiF2 и др.), сульфаты (FeSO4, MnSO4 и др.), сульфиды, карбонаты.
Практического применения антиферромагнетики пока не нашли, поскольку при переходе в антиферромагнитное состояние большая часть макроскопических физических свойств меняется мало. Исключение составляют высокочастотные свойства антиферромагнетиков.
Ферримагнетики, вещества, в которых ниже определенной температуры - точки Кюри магнитные моменты соседних атомов (ионов), образующих две или несколько магнитных подрешеток, антипараллельны (или более сложно ориентированы в пространстве), но не скомпенсированы, в результате чего эти вещества обладают самопроизвольной намагниченностью.
Ферримагнетизм - наиболее общий случай магнитоупорядоченного состояния. Ферромагнетизм, присущий ферромагнетикам, имеющим только одну подрешетку, и антиферромагнетизм, свойственный антиферромагнетикам, в которых все подрешетки состоят из одинаковых ионов, являются частными случаями ферримагнетизма.
Значительная часть ферримагнетиков - это диэлектрические или полупроводниковые ионные кристаллы. Среди них наиб. обширную группу составляют ферриты (шпинели, фанаты, гексаферриты). К ферримагнетики относятся двойные фториды. например RbNiF3, CsFeF3, некоторые сульфиды, селениды, а также ряд сплавов и интерметаллидов, содержащих атомы РЗЭ и элементов группы Fe, например CdCo5, TbFe2.
Подобно ферромагнетикам ферримагнетики намагничиваются во внешнем магнитном поле, имеют доменную структуру, обладают остаточной намагниченностью, выше точки Кюри переходят в парамагнитное состояние. Однако существование нескольких различных подрешеток приводит к более сложной температурной зависимости их самопроизвольной намагниченности ферримагнетиков, чем у ферромагнетиков. При определенной температуре, называемой точкой компенсации, намагниченность ферримагнетиков обращается в нуль. При температуре выше и ниже этой точки самопроизвольная намагниченность отлична от нуля.
Ферримагнетики используют для изготовления постоянных магнитов, в ЭВМ (при создании элементов памяти), в радиотехнике, СВЧ технике. Из ферримагнетиков производят, например, сердечники колебательных контуров, дроссели, трансформаторы, магнитные антенны, фазовращатели, линии задержки и т.д.
В качестве магнитных материалов техническое значение имеют ферромагнитные вещества и ферримагнитные химические соединения (ферриты).
Основными параметрами магнитных материалов являются: остаточная магнитная индукция– Вr, остающаяся в образце после его намагничивания; Нс - напряженность магнитного поля (коэрцитивная сила), приложенная к образцу и необходимая для его размагничивания; m - магнитная проницаемость.
Магнитная проницаемость (Гн/м) определяется соотношением
m= Вr/Нс.
Магнитные материалы в зависимости от коэрцитивной силы и магнитной проницаемости делят на две основные группы: магнитомягкие с малой коэрцитивной силой и магнитотвердые, у которых коэрцитивная сила, напротив, высокая.
Кроме того в электротехнике в качестве магнитных материалов специализированного назначения применяются специальные ферромагнетики, ферриты, магнитодиэлектрики, конструкционные чугуны и стали, особые магнитные свойства которых определяются структурой и составом.
Г П Фетисов М Г Карпман В М Гаврилюк и др Материаловедение и технология материалов М Высшая школа... Сильман Г И Материаловедение М Издательский центр Академия... Арзамасов Материаловедение...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Магнитные материалы
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Лекция 1
Предмет материаловедения. Взаимосвязь структуры и свойств материалов.
Материаловедение – это наука, изучающая связь между составом, строением и свойствами материалов, закономерности их изм
Взаимосвязь структуры и свойств материалов
Свойства материала определяются его структурой, которая по степени локальности может быть разделена на следующие ступени:
- макроструктура, составляющие которой различаются невооруженным г
Диаграмма с идеальной эвтектикой
В диаграммах с эвтектикой линии ликвидуса и солидуса касаются друг друга в точке С, то есть существует такой сплав, который кристаллизуется не в интервале температур, а при постоянной температуре Т
Механические и специальные свойства материалов
Свойство – это качественная или количественная характеристика материала, определяющая общность или отличие его от других материалов и служащая основой выбора материала для использования его в конкр
Железоуглеродистых сплавов
При смешении железа и углерода образуются следующие фазы:
- жидкий и твердые растворы углерода в железе, а также такие твердые фазы как, химическое соединение карбид железа Fe3C
Лекция 6. Основы термической обработки сталей и сплавов.
Стали, двухфазные алюминиевые бронзы, сплавы на основе титана претерпевают эвтектоидное превращение. Теоретической основой термической обработки таких сплавов являются следующие превращения при наг
Превращения в стали при нагреве
Таким образом при нагреве стали выше Ас1 происходит превращение обратное эвтектоидному:
П®А, или (a+Fe3C)®g.
В интервале температур Ас1 - Ас3
Превращения аустенита при охлаждении
При охлаждении ниже критической точки Аr3 в интервале Аr3-Аr1 из аустенита начинают выделяться в доэвтектоидных сталях избыточный ф
Превращения при отпуске закаленной стали
После закалки сталь имеет структуру тетрагонального мартенсита и остаточного аустенита. Свежезакаленное состояние стали характеризуется крайней нестабильностью структуры и свойств, высокими остаточ
Изменение свойств стали при термической обработке
Закаленная сталь, имеет структуру тетрагонального мартенсита и остаточного аустенита и характеризуется высокой твердостью, зависящей от содержания углерода.
Поверхностное упрочнение стальных изделий
Если наряду с работой в условиях сложного напряженного состояния, деталь подвергается интенсивному износу, применяют поверхностное упрочнение: используют поверхностную закалку, чаще всего с нагрева
Практические вопросы термической обработки стали
Закалка стали состоит в нагреве до температуры аустенитизации, выдержке при этой температуре и охлаждении со скоростью не менее критической скорости закалки.
Температуру нагрева под
Лекция 8. Конструкционные и специальные стали и сплавы
Конструкционными называют стали, предназначенные для изготовления деталей машин или механизмов и строительных конструкций. Они могут быть углеродистыми или легированными.
Углеродистые стал
Специальные стали и сплавы.
Инструментальная сталь.Инструменты можно условно разделить на измерительные, штамповые и режущие, условия работы этих групп инструментов существенно разнятся, соответственно и треб
Коррозионностойкие (нержавеющие) и кислотостойкие стали и сплавы
Углеродистые и низколегированные стали под действием воды, воздуха и других сред могут подвергаться поверхностному разрушению – коррозии. В результате коррозии ежегодно теряется около 10% общего ко
Износостойкие стали и сплавы
Механизм износа разнообразен и зависит от условий изнашивания, но в общем виде он заключается в удалении ( вырывании) частиц металла с поверхности под действием внешних сил трения.
К износ
Титан и его сплавы
Титан существует в двух модификациях: ниже 883°C устойчива гексагональная a-модификация, плотность 4,505 кг/дм3; выше 883°C устойчива b-модификация с кубической объемно-центрированной решеткой и пл
Медь и её сплавы.
Кристаллическая решетка металлической меди кубическая гранецентрированная, плотность 8,92 г/см3, температура плавления 1083,4°C. Медь среди всех других металлов обладает одной из самых высоких тепл
Алюминий и его сплавы
По масштабам применения алюминий и его сплавы занимают второе место после железа и его сплавов. Широкое применение алюминия в различных областях техники и быта связано с совокупностью его физически
Сплавы на основе никеля
Никелевые сплавы применяются в основном как жаропрочные и коррозионностойкие материалы.
Чистый никель имеет низкий предел длительной прочности (
Лекция 14.
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Классификация веществ по электрическим свойствам в соответствии с зонной теорией
Все вещества в зависимости от их электрических свойств относят к диэл
Материалы высокой проводимости
Проводниковые материалы, кроме высокой электрической проводимости, должны иметь достаточную прочность, пластичность, коррозионную стойкость в атмосферных условиях и в некоторых случаях высокую изно
Сплавы с высоким электросопротивлением
Сплавы для нагревательных элементов печей
Сплавы для электронагревательных элементов печей являются жаростойкими проводниковыми материалами на основе никеля, хрома, железа и некоторых друг
Сверхпроводники и криопроводники
Особую группу материалов высокой электрической проводимости представляют сверхпроводники. Наличие у вещества практически бесконечной удельной проводимости было названо сверхпроводимостью
Полупроводниковые материалы
Полупроводники представляют собой материалы, которые по удельной электропроводности занимают промежуточное положение между проводниками (металлами) и диэлектриками. При незначительных внешних возде
Полупроводниковые материалы
Полупроводники представляют собой материалы, которые по удельной электропроводности занимают промежуточное положение между проводниками (металлами) и диэлектриками. При незначительных внешних возде
Электропроводность полупроводников
Появление электрического тока в полупроводнике возможно лишь тогда, когда часть электронов покидает заполненную валентную зону и переходит в зону проводимости, где они становятся носителями электри
Полупроводниковые химические соединения и материалы на их основе
Помимо элементов (Ge, Si), обладающих свойствами полупроводников, широкое применение в электротехнике получили полупроводниковые соединения - карбид кремния SiC, арсенид галлия GaAs, антимонид инди
Диэлектрические материалы
Назначение и классификация диэлектриков
Термины «электроизоляционный материал» и «диэлектрический материал» не совсем равнозначны. К основным электрическим свойствам диэлектриков наряду с
Газообразные диэлектрики
Электрическая прочность, характеризуемая напряжённостью однородного электрического поля, при которой происходит резкое, скачкообразное увеличение электрической проводимости (пр
Жидкие диэлектрики
В качестве диэлектриков применяют различные по химической природе и горючести жидкости – минеральные и растительные масла, а также синтетические жидкие вещества.
Синтетические жидкие диэлектрики
Ранее широко применялись синтетические жидкости на основе хлорированных углеводородов, обладающих высокой термоокислительной и электрической стабильностью
Контактные материалы
В качестве контактных материалов для разрывных контактов, помимо чистых тугоплавких металлов (Сг, W), применяются различные сплавы и металлокерамические композиции на основе порошков серебра и окис
Магнитомягкие материалы
Помимо малой коэрцитивной силы (Нс<4кА/м) магнитомягкие материалы должны обладать высокой магнитной проницаемости и большой индукцией насыщения, чтобы пропускать максимальный м
Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения
В приборостроении в ряде случаев требуются сплавы с самыми разнообразными свойствами, например, сплавы с коэффициентом линейного расширения, равным коэффициенту линейного расширения стекла, или с к
Сварочное производство
Сварка— высокопроизводительный и универсальный технологический процесс получения неразъёмного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при и
Электроды для дуговой сварки и наплавки
При ручной дуговой сварке плавлением применяют неплавящиеся и плавящиеся электроды и некоторые другие вспомогательные материалы.
Неплавящиеся электроды предназн
Режимы ручной дуговой сварки плавящимся электродом
Под режимом сварки понимают совокупность условий протекания процесса сварки, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, формы и качества. При ручной
Виды и характеристика стружки
При обработке заготовок резанием образуется сливная стружка, стружка скалывания или надлома. При обработке пластичных материалов образуется сливная стружка в виде спл
Тепловыделение и износ инструмента
Сила резания — это сила сопротивления перемещению режущего инструмента относительно обрабатываемой заготовки. Результатом сопротивления металла заготовки процессу резания является возникновение реа
Инструментальные материалы
Основными требованиями к инструментальным материалам являются высокая твердость и теплостойкость, т.е. способность сохранять высокую твердость до высоких температур, развивающихся в зоне резания.
Группа 0 — резервная
- группа 1 — токарные станки имеют типы
- - 0 — специализированные автоматы и полуавтоматы;
- - 1 — одношпиндельные автоматы и полуавтоматы;
Лезвийная обработка деталей машин
В лезвийной обработке (в зависимости от вида и направления движений резания, вида обработанной поверхности) можно выделить следующие технологические методы: точение, строгание, долбление, протягива
Отделочная обработка деталей машин
Отделочная обработка, т.е. финишные операции при изготовлении деталей позволяют получить обработанную поверхность с размерной точностью, соответствующей 4 —5-му квалитету и шероховатости Rz
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Магнитная проницаемость (Гн/м) определяется соотношением
Новости и инфо для студентов