Материаловедение и материалы электронных средств
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
Содержание
Введение
1. Магнитомягкие материалы для сильных токов и промышленных частот
2. Электротехнические стали
3. Магнитомягкие материалы для постоянного тока
4. Магнитомягкие материалы для слабых токов низких и повышенных частот
5. Магнитострикционные материалы
6. Материалы для высоких частот и СВЧ
7. Ферриты
8. Задача
Список используемой литературы
Введение
К магнитомягким материалам относятся магнитные материалы с малой коэрциативной силой и высокой магнитной проницаемостью. Они обладают способностью намагничивания до насыщения в слабых магнитных полях, характеризуются узкой петлей гистерезиса и малыми потерями на перемагничивание. Магнитомягкие материалы используются в основном в качестве различных магнитопроводах: сердечников дросселей, трансформаторов, электромагнитов, магнитных систем электроизмерительных приборов и т.п. Условно магнитомягкими считаются материалы, у которых Нс<800 А/м. Необходимо также отметить что у лучших магнитомягких материалов коэрциативная сила может составлять менее 1 А/м.
1. Магнитомягкие материалы для сильных токов и промышленных частот
Термин "железо" является условным, строго говоря, это название, химического элемента. В промышленном же применении железо всегда содержит примеси, т.е. представляет собой сплав, в котором обязательно присутствует углерод. Поэтом, например, в стандартах на магнитные материалы (ГОСТ 3836-47) термин "железо" заменен названием "низко углеродистая электротехническая сталь". Однако такая терминология встречает возражения. Мы будем пользоваться обоими названиями, считая, что технически чистое железо содержит менее 0.1% углерода и минимальное количество серы, фосфора, марганца и других примесей.
Железо является основным компонентом почти всех современных магнитных материалов и его качество как составляющей шихты во многом определяет их свойства. Кроме того, железо применяется и как самостоятельный магнитномягкий, а в последнее время и как магнитнотвердый материал. Вследствие низкого удельного электросопротивления железо применяется только в постоянных магнитных полях.
Магнитные свойства железа, в первую очередь значения магнитной проницаемости в слабых и в средних полях и коэрцитивная сила, могут меняться в очень широких пределах в зависимости от количества и состава примесей, величины зерна, характера термообработки и других причин.
Например, чистейшее железо, полученное П. Чиоффи в результате длительного отжига в водороде при 1480С, обладало следующими свойствами: max=680000. Hc=0.80 а/m=0.010 э; современное промышленное железо соответственно имеет max=4500-3500; Hc=6.4-9,6 а/m=0,8-1,2 з. т.е. свойства лабораторного железа в 100-200 раз выше свойств технического.
Такая значительная разница объясняется большим влиянием примесей на свойства железа и трудностями их удаления. Так, для удаления 90% всей содержащейся в железе серы из листа толщиной 0.36 мм требуется выдержка в водороде при 1250С а течение 30 ч.
Влияние примесей на свойства чистейшего железа приведено в табл.1. Из данных таблицы можно сделать вывоз о том, что самыми вредными примесями являются углерод, кислород и сера.
Таблица 1.
Кроме химического состава, большое влияние на магнитные свойства железа оказывает его структура, особенно величина зерна. На границах зерен происходит искажение кристаллической решетки и особенно легко выделяются содержащие углерод фазы, поэтому, чем меньше зерен приходится на единицу объема (чем крупнее зерна), тем выше магнитные свойства.
Влияние размера зерна на коэрцитивную силу можно оценить следующей эмпирической формулой:
где Нс - коэрцитивная сила, э;
d - средний диаметр зерна, см;
А и D - постоянные, зависящие от содержания примесей.
Для чистейшего железа
для низкоуглеродистой электротехнической стали
Следовательно, для получения железа с высокими магнитными свойствами необходимо стремиться не только к очистке его от примесей, но и к выращиванию крупного зерна, что достигается главным образом соответствующей термообработкой (отжигом).
Железо выплавляется в мартеновских или электрических печах. При этом листы одной плавки имеют магнитные свойства, соответствующие первому, второму, третьему сорту, а возможно и браку. Качество плавки оценивают по процентному соотношению сортов.
Улучшение свойств железа в процессе производства может быть достигнуто в результате многократных переплавок в вакууме, а также различных видов отжига: в водороде, вакууме и др.
При использовании железа в качестве магнитного материала необходимо учитывать эффект старения и влияние на магнитные свойства механических напряжений.
Под магнитным старением обычно понимают увеличение коэрцитивной силы железа со временем, что объясняется структурными превращениями, а именно образованием немагнитных включений определенной степени дисперсности. Типичные кривые магнитного старения низкоуглеродистой стали при различных температурах показаны на рис.18. Коэрцитивная сила может возрасти более чем в 1,5-2 раза. Повышение температуры ускоряет процессы старения.
Уменьшение старения достигается легированием железа некоторыми элементами, например кремнием или алюминием, а так же искус?/p>