Большая Советская Энциклопедия (МА)

Большая Советская Энциклопедия

Рис. 1. a — действие однородного постоянного магнитного поля на магнитную стрелку, виток с током I и атомный диполь (е — электрон атома); б — действие однородного постоянного магнитного поля на свободно движущиеся электрические заряды q (их траектория в общем случае имеет вид спирали); в — разделение пучка магнитных диполей в неоднородном магнитном поле; г — возникновение тока индукции в витке при усилении внешнего магнитного поля В (стрелками показано направление тока индукции и создаваемого магнитного поля В_инд ). Здесь p_т — магнитный момент, q — электрический заряд, v — скорость заряда.

Рис. 5. Взрывомагнитный генератор. Первичное импульсное поле создаётся разрядом батареи конденсаторов. Когда поле достигает максимальной величины, осуществляется взрыв (ВВ — взрывчатое вещество), приводящий к резкому возрастанию поля в медной трубе («ловушке» магнитного поля). Тригер применялся для синхронизации первичного импульсного магнитного поля и детонации взрывчатого вещества.

Рис. 2. Сверхпроводяший соленоид с обмоткой из сплава Nb — Zr на 30 кгс (рабочий объём диаметром 32 мм находится при комнатной температуре): 1 — соленоид; 2 — жидкий гелий; 3 — жидкий азот; 4 — азотный экран; 5 — кожух; 6 — заливная горловина.

Магнитное поле Земли

Магни'тное по'ле Земли' , см. в статье Земной магнетизм .

Магнитное

последействие

Магни'тное последе'йствие, то же, что магнитная вязкость .

Магнитное сопротивление

Магни'тное сопротивле'ние, характеристика магнитной цепи , М. с. R_m равно отношению магнитодвижущей силыF , действующей в магнитной цепи, к созданному в цепи магнитному потоку Ф. М. с. однородного участка магнитной цепи может быть вычислено по формуле R_m = l / mm_{S , где l и S — длина и поперечное сечение участка магнитной цепи, m — относительная магнитная проницаемость материала цепи, m — магнитная постоянная. В случае неоднородной магнитной цепи (состоящей из однородных последовательных участков с различными l , S , m) её М. с. равно сумме Rm однородных участков. Расчёт М. с. по приведённой формуле является приближённым, так как формула не учитывает: «магнитные утечки» (рассеяние магнитного потока в окружающем цепь пространстве), неоднородности магнитного поля в цепи, нелинейную зависимость М. с. от поля. В переменном магнитном поле М. с. — комплексная величина, так как в этом случае и зависит от частоты электромагнитных колебаний. Единицей М. с. в Международной системе единиц служит ампер (или ампер-виток) на вебер (а/вб ), в СГС системе единиц — гильберт на максвелл (гб/мкс ). 1 а/вб = 4p·10^{– 9} гб/мксм » 1,2566·10^{– 8}гб/мкс.}

Магнитное старение

Магни'тное старе'ние, см. Старение магнитное .

Магнитно-жёсткие материалы

Магни'тно-жёсткие материа'лы, то же, что магнитно-твёрдые материалы.

Магнитно-мягкие материалы

Магнитно-мягкие материалы , магнитные материалы , которые намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в относительно слабых магнитных полях напряжённостью Н ~ 8—800 а/м (0,1—10 э ). При температурах ниже Кюри точки (у армко-железа , например, до 768 °С) М.-м. м. спонтанно намагничены, но внешне не проявляют магнитных свойств, так как состоят из хаотически ориентированных намагниченных до насыщения областей (доменов ). М.-м. м. характеризуются высокими значениями магнитной проницаемости — начальной m_a ~ 10² —10⁵ и максимальной m_max ~ 10³ —10⁶ . Коэрцитивная сила H_c М.-м. м. колеблется от 0,8 до 8 а/м (от 0,01 до 0,1 э ), а потери на магнитный гистерезис очень малы ~ 1—10³дж/м² (10—10⁴ эрг/см² ) на один цикл перемагничивания. Способность М.-м. м. намагничиваться в слабых магнитных полях обусловлена низкими значениями энергии магнитной кристаллической анизотропии, а у некоторых из них (например, у М.-м. м. на основе Fe — Ni, у некоторых ферритов ) также низкими значениями магнитострикции . Это связано с тем, что намагничивание происходит в результате смещения границ между доменами, а также вращения вектора намагниченности доменов. Подвижность границ, способствующая намагничиванию, снижается в случае присутствия в материале различных неоднородностей и напряжений, изменяющих энергию границ при их смещении. Поэтому свойствами М.-м. м. обладают также магнитные материалы, имеющие значительную энергию магнитной кристаллической анизотропии, но в которых отсутствуют (вернее, присутствуют в малых количествах) вредные примеси внедрения (углерод, азот, кислород и другие), дислокации и другие дефекты, искажающие кристаллическую решётку, а также включения в виде других фаз или пустот размером существенно больше параметров решётки. Однако процесс вращения вектора намагниченности в таких материалах требует приложения более сильных полей. Получение таких малодефектных материалов связано с большими технологическими трудностями. К М.-м. м. принадлежат ряд сплавов (например, перминвары) и некоторые ферриты с малой энергией магнитной кристаллической анизотропии, но с хорошо выраженной одноосной анизотропией, которая формируется при отжиге материала в магнитном поле. Некоторые М.-м. м. (например, пермендюр ) имеют слабую анизотропию, но большие значения магнитострикции.

По назначению М.-м. м. подразделяют на 2 группы: материалы для техники слабых токов и электротехнической стали. Важнейшими представителями М.-м. м., применяемых в технике слабых токов, являются бинарные и легированные сплавы на основе Fe — Ni (пермаллои ), имеющие низкую H_c » 0,01 э и очень высокие µ_a (до 10⁵ ) и µ_max (до 10⁶ ). К этой же группе относятся сплавы на основе Fe — Со (например, пермендюр), которые среди М.-м. м. обладают наивысшими точкой Кюри (950—980 °С) и значением магнитной индукции насыщения B_s , достигающей 2,4· 10⁴гс (2,4 тл ), а также сплавы Fe — Al и Fe — Si — Al. Для работы при частотах до 10⁵гц используются сплавы на Fe — Со — Ni основе с постоянной магнитной проницаемостью, достигаемой термической обработкой образцов в поперечном магнитном поле, которое формирует индуцированную одноосевую анизотропию (кристаллическая магнитная анизотропия при этом должна быть как можно меньше). Постоянство магнитной проницаемости (в пределах 15%) сохраняется при индукциях до 8000 гс и обеспечивается тем, что при намагничивании таких М.-м. м. процесс вращения является доминирующим. В области частот 10⁴ —10⁸гц нашли применение магнитодиэлектрики , представляющие собой тонкие порошки карбонильного железа, пермаллоя или альсифера, смешанные с кем-либо диэлектрической связкой.

Широко применяются в технике слабых токов смешанные ферриты (например, соединение из цинкового и никелевого ферритов), а также ферриты-гранаты, кристаллическая структура которых одинакова с природными гранатами . Для них характерно исключительно высокое электрическое сопротивление и практическое отсутствие скин-эффекта . Ферриты-гранаты применяются при очень высоких частотах (если невелики диэлектрические потери).

Магнитно-мягкие сплавы выплавляют в металлургических печах, для придания необходимой формы слитки подвергают ковке или прокатке. Ферриты получают спеканием окислов металлов при высоких температурах, изделия прессуют из порошка (для чего феррит размалывают) и обжигают. Из магнитно-мягких сплавов изготавливают сердечники трансформаторов (микрофонных, выходных, переходных, импульсных и других), магнитные экраны, элементы памяти ЭВМ, сердечники головок магнитной записи; из ферритов, кроме того, — магнитные антенны, волноводы и др.

К электротехническим сталям относятся сплавы на основе железа, легированные Si (0,3—6% по массе); сплавы содержат также 0,1—0,3% Mn. Стали вырабатываются горячекатаные — изотропные, и холоднокатаные — текстурованные. Потери энергии при перемагничивании текстурованной стали ниже, а магнитная

индукция выше, чем горячекатаной. Электротехнические стали применяют в производстве генераторов электрического тока, трансформаторов, электрических двигателей и др.

Для улучшения магнитных свойств все холоднокатаные магнитно-мягкие сплавы и стали подвергают термической обработке (при 1100—1200 °С) в вакууме или в среде водорода. Сплавы Fe — Со, Fe — Ni и Fe — Al склонны упорядочивать структуру при температурах 400—700 °С, поэтому в этой области температур для каждого сплава должна быть своя скорость охлаждения, при которой создаётся нужная структура твёрдого раствора.

К М.-м. м. специального назначения относятся термомагнитные сплавы , служащие для компенсации температурных изменений магнитных потоков в магнитных системах приборов, а также магнитострикционные материалы , с помощью которых электромагнитная энергия преобразуется в механическую энергию.

В таблице приведены характеристики наиболее распространённых М.-м. м.

Основные характеристики важнейших магнито-мягких материалов

Марка материала	Основной состав, % (по массе)	Bs ·10–3 , гс	Tk , °C	r·106 , ом·см	µa ·10–3 , гс/э	µmax ·10–3 , гс/э	Hc , э	Потери на гистерезис при B = 5000 гс , эрг/см3
80 НМ (суперпермаллой)	80Ni, 5Mo, ост. Fe	8	400	55	100	1000	0,005	10
79 НМ (молибденовый пермаллой)	79Ni, 4Mo, ост. Fe	8	450	50	40	200	0,02	70
50 Н	50Ni, ост. Fe	15	500	45	5	40	0,1	150
50 НП1	50Ni, ост. Fe	15	500	45		100	0,1	600 (при B = 15000 гс)
40 НКМП (перминвар прямоугольный)2	40Ni, 25Co, 4Mo, ост. Fe	14	600	63		600	0,02	200 (при B = 14000 гс )
40 НКМЛ (перминвар линейный)3	40Ni, 25Co, 4Mo, ост. Fe	14	600	63	2	2,0+ (<15%)	–	–
47 НК (перминвар линейный)3	47Ni, 23Co, ост. Fe	16	650	20	0,9	0,90+ (<15%)	–	–
49 КФ–ВИ (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
Э 44	4Si, ост. Fe	19,8	680	57	0,4	10	0,5	1200
Э 330	3,5Si, ост. Fe	20	690	50	1,5	30	0,2	350
Ni–Zn феррит	(Ni, Zn) O·Fe2 O3	2–3	500–150	1011	0,05–0,5	–	1,5–0,5	–
Mn–Zn феррит	(Mn, Zn) O·Fe2 O3	3,5–4	170	107	1	2,5	0,6	–

Примечание: µ_a и µ_max – начальная и максимальная магнитные проницаемости магнито-мягких материалов; T k – температура Кюри; r – электрическое сопротивление; H_c – коэрцитивная сила; B_s , B_r , B_m – индукция насыщения, остаточная и максимальная в поле 8–10 э .

¹ Кристаллически текстурирован. ² После обработки в продольном магнитном поле. ³ После обработки в поперечном магнитном поле. 1 гс = 10^–4тл ; 1 э = 79,6 а/м .

Лит. см. при ст. Магнитные материалы .

И. М. Пузей.

Магнитно-твёрдые материалы

Магни'тно-твёрдые материа'лы , магнитно-жёсткие (высококоэрцитивные) материалы, магнитные материалы , которые намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магнитных полях напряжённостью в тысячи и десятки тысяч а/м (10² —10³э ). М.-т. м. характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы H_c , остаточной индукции B_r , магнитной энергии (BH ) _max на участке размагничивания — спинке петли гистерезиса (см. таблицу). После намагничивания М.-т. м. остаются магнитами постоянными из-за высоких значений B_r и H_c . Большая коэрцитивная сила М.-т. м. может быть обусловлена следующими причинами: 1) задержкой смещения границ доменов благодаря наличию посторонних включений или сильной деформации кристаллической решётки; 2) выпадением в слабомагнитной матрице мелких однодоменных ферромагнитных частиц, имеющих или сильную кристаллическую анизотропию, или анизотропию формы.