» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Июль, 2018 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №7 (16) 2018

Автор: Акимова Анастасия Андреевна, студентка
Рубрика: Физико-математические науки
Название статьи: Влияние различных факторов на коэрцитивную силу магнитного материала с многодоменной структурой

УДК 537.31

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА КОЭРЦИТИВНУЮ СИЛУ МАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА С МНОГОДОМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ

Акимова Анастасия Андреевна

студентка

Московский государственный технический университет им. Н.Э Баумана, г. Москва

Аннотация. В данной статье описывается влияние факторов на коэрцитивную силу магнитного материала с многодоменной структурой

Ключевые слова: сплавы, коэрцитивная сила, железо, обработка.

Химический и фазовый составы оказывают существенное влияние на коэрцитивную силу сплава, так как они определяют значение почти всех констант и коэффициентов, входящих в формулу (1). Для установления влияния изменения химического состава сплава на его коэрцитивную силу необходимо проанализировать диаграмму фазового равновесия и выяснить, какие фазовые изменения при этом происходят.

Для примера рассмотрим диаграмму фазового равновесия сплавов с ограниченной растворимостью компонентов (рис. 1). Один из компонентов А ферромагнитен, другой В немагнитен. С повышением содержания в сплаве компонента В до предела растворимости (n%В), пока сплав остается однофазным, коэрцитивная сила может либо незначительно увеличиваться 1 из-за искажений кристаллической решетки, вызванных атомами легирующего элемента, либо несколько уменьшаться 2, так как в ряде случаев легирование сопровождается уменьшением λ_s и К.

Рис.1. Диаграмма состояний сплавов с ограниченной растворимостью компонентов и изменение коэрцитивной силы сплавов в зависимости от химического состава.

Например, при легировании железа кремнием и некоторыми другими элементами коэрцитивная сила уменьшается из-за ряда причин, в том числе уменьшения λ_s. С появлением в сплаве второй (неферромагнитной) фазы коэрцитивная сила резко возрастает вследствие значительного увеличения коэффициента и внутренних напряжений Δσ_i.

Холодная пластическая деформация, сопровождающаяся сильным искажением решетки, измельчением зерен и, как следствие, увеличением, приводит к значительному повышению. Коэрцитивная сила сплавов под влиянием наклепа может увеличиваться в два-три раза, а μ_max — уменьшаться в несколько раз. Для магнитно-твердых материалов наклеп принципиально полезен, а для магнитно-мягких чрезвычайно вреден. Поэтому магнитопроводы из магнитно-мягких материалов после изготовления подвергают непременно рекристаллизационному отжигу для снятия наклепа. После отжига сердечники следует предохранять от деформирования, чтобы не создавать внутренних напряжений.

Рис.2. Влияние степени деформации на Н_с и μ_max малоуглеродистой стали.

Термическая обработка сплавов на коэрцитивную силу может влиять по-разному. Всякая термическая обработка, приближающая структуру сплава к равновесной и уменьшая Δσ_i (в первую очередь отжиг металлов и сплавов), снижает Н_с.

Закалка стали и дисперсионное твердение сплавов вследствие резкого повышения уровня внутренних напряжений вызывают значительное повышение коэрцитивной силы.

Величина зерна. Межзёренные границы вследствие скопления всевозможных дефектов (дислокации, примесных атомов) создают высокий градиент внутренних напряжений и тем самым способствуют повышению коэрцитивной силы сплава. Укрупнение зерен сопровождается уменьшением Н_с. Поэтому в магнитно-мягких сплавах стремятся вырастить зерно до размеров толщины листа.

Температура. Влияние температуры на Н_с сплава связано с изменением констант λ_s и К. С повышением температуры магнитострикция насыщения и константа магнитной анизотропии у большинства ферромагнетиков уменьшаются и в точке Кюри становятся равными нулю (рис.3). Кроме того, при нагреве снижается уровень внутренних напряжений в материале. Поэтому Н_с ферромагнетиков по мере повышения температуры падает, а проницаемость μ_{a (}μ_max) изменяется по кривой с максимумом.

Рис.3. Изменение μ_max, λ_s, K и H_с сплавов с температурой.

Рассмотрим в качестве примера технически чистое железо. Подставив в формулу (1) параметры для отожженного железа.

получим

т. е. железо - типичный магнитно-мягкий материал (вычисленная величина Hс весьма хорошо совпадает с измеренной)

С целью повышения коэрцитивной силы железо можно легировать углеродом (для повышения Δσi,- путем закалки полученной таким образом стали), Сr и W (для получения немагнитных карбидов в стали), Со (для повышения λs). Легированная перечисленными элементами и закаленная на мартенсит сталь также имеет многодомённое строение, для оценки ее коэрцитивной силы применима теория включений. Подставив в формулу (1) максимально возможные значения параметров 

получим

На практике такую коэрцитивную силу имеют некоторые высококобальтовые стали, применяемые для постоянных магнитов. При многодоменной структуре материала получить коэрцитивную силу выше этого значения невозможно, так как при оценке в формулу были поставлены практически предельные значения параметров.

Список литературы:

1. Щербинин В.Е. Магнитные методы дефектоскопии и структурного анализа металлов [электронное издание]. / Щербинин В.Е., Костин В.Н. – Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007, Бакунов А.С. Магнитный контроль: уч. пособие / Бакунов А.С., Горкунов Э.С., Щербинин В.Е.; под общ. ред. В.В. Клюева – 1-е изд. – М.: Спектр, 2011. – 192 с.
2. Шелихов Г.С. Магнитопорошковый контроль: уч. пособие / Шелихов Г.С., Глазков Ю.А.; под общ. ред. В.В. Клюева – 1-е изд. – М.: Спектр, 2011. – 184 с.
3. Федосенко Ю.К. Вихретоковый контроль: уч. пособие / Федосенко Ю.К., Шкатов П.Н., Ефимов А.Г.; под общ. ред. В.В. Клюева – 1-е изд. – М.: Спектр, 2011. – 224 с.
4. Клюев С.В. Комбинированные методы вихретокового, магнитного и электропотенциального контроля: уч. пособие / Клюев С.В., Шкатов П.Н.; под общ. ред. В.В. Клюева – 1-е изд. – М.: Спектр, 2011. – 191 с.

Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: