§ 42. Аморфные магнитные материалы

В последнее время уделяется большое внимание вопросам получения и применения аморфных магнитных материалов (АММ). Особенностью АММ является отсутствие в них дальнего порядка в расположении атомов. Однако, несмотря на отсутствие периодичности в расположении атомов, АММ обладают упорядоченным расположением магнитных моментов. АММ во многом подобны стеклам и металлическим расплавам. Такие материалы получаются быстрым охлаждением из расплавленного состояния, кристаллизация при этом не успевает осуществиться.

Быстрое охлаждение расплавленного сплава достигается различными технологическими приемами, среди которых есть непрерывные или полунепрерывные методы. Аморфная структура получается при скорости охлаждения расплава до 10⁵...10⁸ К/с.

Современными методами можно изготовить из аморфного материала проволоку или ленту различного профиля непосредственно из расплава со скоростью до 1800 м/мин. АММ обладает очень высокими магнитными характеристиками наряду с повышенным сопротивлением. После получения АММ еще не обладают высокими магнитными параметрами, для повышения их в большинстве случаев проводится термическая обработка во внешнем магнитном поле. Обработка АММ обеспечивает более высокую магнитную проницаемость, малую коэрцитивную силу, повышенные значения индукции насыщения и удельного электрического сопротивления, что уменьшает потери на гистерезис и вихревые токи. Производство АММ дешевле, чем производство металлических листовых магнитомягких материалов. Металлические магнитомягкие АММ состоят из 75...85 % смеси (или одного) из металлов – железа, кобальта, никеля и 15...25 % неметаллов (легкоплавкого компонента – стеклообразующего). Перспективными высокопроницаемыми материалами являются аморфные сплавы железа и никеля (40 % Ni, 40 % Fe, 14 % Р, 6 % В), высокожелезистые (80 % Fe, 16 % Р, остальное С и В) и высококобальтовые (70 % Со, 15 % Si, остальное В и Fe). Для улучшения отдельных свойств АММ дополнительно легируют хромом, молибденом, алюминием, марганцем, ванадием и др. Неметаллы ухудшают магнитные и температурные параметры АММ, но увеличивают удельное электрическое сопротивление , которое изменяется от 1,25 до 1,8 мкОм·м. Неметаллы повышают прочность, твердость, износостойкость и коррозионностойкость.

По магнитным свойствам АММ близки к электротехническим сталям и пермаллоям. В зависимости от состава и термообработки, у этих материалов _max изменяется в пределах 12000...750000, В_s – от 0,7 до 1,6 Тл, Н_c – от 0,56 до 8,0 А/м.

Аморфные магнитные материалы используются в технике магнитной записи и воспроизведения, различных типах специальных трансформаторов, импульсных источниках питания и преобразователях постоянного напряжения на частотах до нескольких мегагерц, магнитных усилителях, магниторезистивных головках с высокой плотностью записи, электродвигателях с высоким КПД, в качестве конструкционных материалов.

§ 43. Магнитодиэлектрики

Эти материалы состоят из конгломерата мелкодисперсных частиц ферро- или ферримагнитного материала, изолированных между собой органическим или неорганическим диэлектриком – связующим элементом. Благодаря тому, что частицы магнитной фазы изолированы, магнитодиэлектрики обладают высоким удельным сопротивлением и малыми потерями на вихревой ток, но имеют пониженное значение магнитной проницаемости. Магнитодиэлектрики характеризуются незначительными потерями на гистерезис и высокой стабильностью проницаемости.

Электрическая изоляция ферромагнитных частиц обеспечивается жидким стеклом, различными смолами, например полистиролом, фенолформальдегидной смолой или другими связующими веществами. Размеры ферромагнитных частиц d=10^–2...10^–4 см.

Наиболее широкое распространение получили магнитодиэлектрики на основе карбонильного железа, альсифера и молибденового пермаллоя.

Технология изготовления изделий из магнитодиэлектриков состоит из приготовления ферромагнитного порошка, прессования изделия и обработки. Магнитодиэлектрики предназначаются для работы в слабых магнитных полях, близких по значению к коэрцитивной силе, и используются в высокочастотной проводной связи, радиоэлектронике и других областях.

Магнитная проницаемость магнитодиэлектрика слабо зависит от частоты. Для магнитодиэлектриков на основе карбонильного железа начальная магнитная проницаемость 10...20, на основе альсифера – 20...94, на основе пермаллоев – 60...250. Изделия из магнитодиэлектриков изготовляются в виде кольцевых и броневых сердечников или в виде элементов других конфигураций.