5.7. Магнитные материалы специального назначения.

5.7.1. Материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (ппг)

Магнитные материалы с ППГ применяются в устройствах автоматики, вычислительной техники, в аппаратуре телеграфной связи, многоканальных импульсных системах радиосвязи в качестве элементов с двумя устойчивыми состояниями, которые характеризуются положительным и отрицательным значениями остаточной индукции +B_r и -B_r, т.е. противоположными направлениями намагниченности.

Один из основных параметров материалов с ППГ – коэффициент прямоугольности петли гистерезиса, равный отношению B к максимальной индукции B_δ, измеренной при H=5H_C: K_ПР=B_r/B_δ. Для петли гистерезиса с идеальной прямоугольностью Е_ПР=1; у практически применяемых материалов К_ПР=0,85÷0,96.

Магнитные материалы с ППГ можно подразделить не три группы: ферриты, текстурованные ферромагнитные сплавы, применяемые в виде лент толщиной от 0,5мм до десятков и единиц микрометров, и тонкие ферромагнитные пленки.

Наиболее широкое применение нашли ферриты со спонтанной прямоугольностью петли гистерезиса, которая обусловлена химическим составом, режимом спекания и последующего охлаждения, а не какой-нибудь специальной обработкой (например механическими воздействиями или обработкой в магнитном поле). Такие ферриты не обладают текстурой, и свойства их изотропны. Наиболее используемыми являются ферриты с ППГ со структурой шпинели магний-марганцевои системы MgO·MnO·Fe₂O₃, а также магний-марганцевые, содержащие примеси оксидов Zn и Са.

Для получения металлических материалов с высокой прямоугольностью петли необходимы специальные технологические меры (механические напряжения, отжиг в магнитном поле), которые используются для создания текстуры. Технологический процесс изготовления ферритовых сердечников с ППГ проще, чем ленточных из металлических сплавов тонкого и сверхтонкого проката, но ленточные сердечники характеризуется большей температурной стабильностью и лучшими магнитными свойствами. В качестве металлических материалов с ППГ применяют железоникелевые сплавы - пермаллои.

Тонкие ферромагнитные пленки перспективны для малогабаритных быстродействующих устройств. Они будут представлены далее.

5.7.2. Магнитострикционные материалы.

Магнитострикция широко используется в технике. Прямой магнитострикционный эффект заключается в изменении размеров ферромагнитных тел при их намагничивании и размагничивании, а обратный состоит в том, что если намагниченный ферромагнетик подвергнуть воздействию внешних механических напряжений, вызывавших деформацию, то произойдет изменение намагниченности образца.

Явление магнитострикции используется для генерации и приема звуковых и ультразвуковых колебаний в акустоэлектронике, в гидролокации, для магнитострикционных реле и фильтров, резонаторов, стабилизаторов.

Широко распространены магнитострикционные датчики для измерения механических напряжений или деформаций. Например, сердечник из пермаллоя своими концами прикрепляется к поверхности исследуемой детали. На сердечнике имеется две обмотки: намагничивающая и измерительная. Если деталь будет деформироваться, то прикрепленный к ней сердечник датчика тоже деформируется и магнитный поток в нем изменяется. Это вызывает изменение ЭДС в измерительной обмотке, присоединенной к прибору, который предварительно проградуирован на значения механических напряжений или деформаций.

В качестве магнитострикционных материалов применяют никель, пермаллои, сплавы Fе-Co (пермендюры), железоалюминиевые сплавы, а также ферриты. Недавно обнаружено, что соединения тербия и железа имеют "гигантскую" магнитострикцию на два порядка выше, чем у известных материалов.

В табл. 5.3 даны значения магнитострикционной деформации при продольной магнитострикции для различных материалов при магнитном насыщении и нормальной температуре.

Таблица 5.3.

Материал
Пермаллой (45% Ni, 55% Fe)	27·10-6
Пермендюр (49% Co, 2% V, 45% Fe)	70·10-6
Феррит железа (магнетит) FeO·FeO	40·10-6
Соединение TbFe:
поликристалл	1200·10-6
монокристалл	2400·10-6