к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Магнитострикционные материалы

Магнитострикционные материалы - ферромагнитные металлы и сплавы (см. Ферромагнетик)и ферримагнитные ферриты ,обладающие хорошо выраженными магнитострикц. свойствами (см. Магнитострикция); применяются для изготовления магнито-стрикиионных преобразователей. Существуют металлич. и ферритовые M. м.

Свойства M. м. Связанные с преобразованием энергии свойства M. м. характеризуются коэф. магнитоме-ханич. связи К, магнитострикц. постоянной а и постоянной чувствительности А. Величина К равна отношению преобразованной энергии (механической или магнитной) к подводимой (соответственно магнитной или механической) без учёта потерь;3001-53.jpgопределяет чувствительность электроакустич. преобразователя в режиме излучения, а3001-54.jpg- его чувствительность в режиме приёма. Относит, магн. проницаемость 3001-55.jpg характеризует электрич. импеданс преобразователя в отсутствие механич. колебаний, к-рый необходимо учитывать при согласовании преобразователя с электрич. схемой (3001-56.jpg- соответственно амплитуды механич. напряжения, магн. индукции, магн. поля). Величины a, L, К связаны соотношениями, в к-рые входят магн. проницаемость m (в общем случае комплексная) и константа упругой податливости. Ди-намич. постоянные упругости - модуль Юнга и модуль сдвига - в комбинации с плотностью материала определяют скорость продольных p сдвиговых волн и соответственно резонансные частоты сердечников заданных размеров при заданной форме колебаний.

Эффективность преобразования, или кпд, определяется наряду с коэф. К магн. и механич. потерями. Магн. потери в M. м. обусловлены вихревыми токами, зависящими от уд. электрич. сопротивления р, и гистерезисом магнитным, косвенно определяемым величиной коэрцитивной силы Нс. Характеризуются магн. потери величиной tgb, представляющей отношение мнимой и действит. части m. Механич. потери зависят от добротности материала Q.

Динамич. характеристики M. м. сильно зависят от величины пост, поля нодмагничивания H0 (рис.). В таблице приведены динамич. характеристики основных M. м., отвечающие малым амплитудам3001-57.jpg

Зависимость К, a, m от поля подмагничивания H0 для никеля (пунктир) и пермендю-ра (сплошная линия) при малой амплитуде переменного поля.

3001-58.jpg

Температурная стабильность свойств M. м., особенно важная при использовании их в фильтрах, стабилизаторах частоты и др., тем больше, чем выше темп-pa Кюри T0. Для магнитострикц. излучателей звука большое значение имеют величина магнитострикции насыщения l s, к-рая определяет их предельную мощность в условиях значит, нагрузки, и динамич. усталостная прочность sпр, ограничивающая предельную амплитуду колебаний слабо нагруженных преобразователей. Величина l s, а также крутизна статич. кривой зависимости магнитострикции от магн. поля являются определяющими параметрами M. м. при их использовании в оптико-механич. системах, создающих управляемые статич. или НЧ-перемещения.

Из металлических M. м. наиб, употребительны никель и сплавы на его основе, а также железокобальтовые и железоалюминиевые сплавы. Их используют в поликристаллич. форме и изготавливают по обычной металлу ргич. технологии, прокатывая в виде полос толщиной 0,1-0,3 мм для уменьшения потерь на вихревые токи. В сплавах на основе никеля, напр, введением добавок кобальта, компенсируют магнитокристаллографич. анизотропию и соответственно повышают динамич. характеристики К, a, m, а также снижают потери на гистерезис, добавки же кремния или хрома повышают r и соответственно уменьшают потери на вихревые токи. Созданием кристаллич. ориентации в никеле и его сплавах (т. н. кристаллографич. текстуры) достигается увеличение l s на 20-30%. Железо-кобальтовый сплав - пермендюр - обладает большей l s и более высокими магн. и магнитострикц. константами, чем никель, благодаря чему он применяется в мощных излучателях звука. Однако этот сплав легко корродирует, отличается невысокой временной и технол. стабильностью свойств, непластичен и поэтому неудобен в обработке. Железоалюминиевые сплавы обладают достаточно высокими магнитострикц. характеристиками и электросопротивлением; их недостаток - низкая коррозионная стойкость, повыш. хрупкость, затрудняющая их механич. обработку. Электромеханич. и электроакустич. преобразователи из металлич. M. м. применяют на частотах до 20-40 кГц, практически без ограничения прочности.

Редкоземельные M. м. Особую группу металлич. M. м. составляют материалы на основе соединений редкоземельных элементов [тербия (Tb), диспрозия (Dy)] с железом. Магнитострикция их очень велика - до 10-3-10-2, однако она достигается в магн. полях, составляющих десятки и сотни кА/м. Введение компонентов, компенсирующих кристаллография, анизотропию, и создание текстуры позволяют увеличить крутизну магнитострикц. кривой и соответственно повысить динамич. характеристики материалов этого типа: у лучших составов величина К достигает 0,80 при H0 @ 10 кА/м. Получают образцы сплавов на основе редкоземельных элементов методом вытягивания из расплава или методами порошковой металлургии.

Ферритовые M. м. К ним относятся ферриты со структурой шпинели - феррит никеля и твердые растворы на его основе (включающие ферриты кобальта, цинка, меди и др. добавки) - и со структурой граната - в основном феррит-гранат иттрия (ИФГ). Ферриты-шпинели употребляют в виде поликристаллич. керамики, к-рая изготавливается из окислов (реже солей) металлов по керамич. технологии, в форме монолитных сердечников; ферриты-гранаты выращивают из расплава в виде монокристаллов.

Ферритовые M. м. практически не обладают потерями на вихревые токи и соответственно могут использоваться до весьма высоких частот. Для электроакустич. преобразователей применяют ферриты-шпинели на основе феррита никеля, к-рые обладают достаточно хорошими константами преобразования, высокой меха-нич. добротностью, коррозионной стойкостью. Однако относительно малая механич. прочность и низкие значения ls этих M. м. ограничивают предельную амплитуду излучателей звука из ферритов. Для использования в электромеханич. фильтрах, резонаторах путём модификации хим. состава созданы образцы керамич. ферритов с добротностью св. 5000 и весьма малыми температурными коэф. резонансной частоты сердечников. Они применяются на частотах от 104 до 106 Гц. В диапазоне 107-109 Гц для устройств акустоэлектро-ники используются монокристаллич. ферриты-гранаты на основе редкоземельных элементов, обладающие малыми магн. потерями и высокой механич. добротностью. Наиб, распространение среди них получил феррит-гранат иттрия, у к-рого Q ~ 107 на частоте 10 МГц, tgb ~ 0,03 на частоте 20 МГц, а Тс = 640 0C. Кристаллы ИФГ используются для линий задержки, в т. ч. с усилением сигналов на основе использования нелинейных эффектов и с взаимодействием акустич. и спиновых волн (см. Магнитоупругие волны).

Литература по магнитострикционным материалам

  1. Поpилов Л. Я., Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов, 2 изд., Л., 1971;
  2. Штраусе В., Магнитоупругие свойства иттрпевого феррита-граната, в кн.: Физическая акустика, под ред. У. Мэзона, пер. с англ., т. 4, ч. Б, С, M., 1970;
  3. Cыркин Л. H., Пьезомагнитная керамика, 2 изд.,Л., 1980;
  4. Savage H. T. и др., Permeability, magnetomechanical coupling and magnetostriction in grain-oriented rare earth - iron alloys, "J. Appl. Phys.", 1979, v. 50, M 3, p. 1674;
  5. Лeнк А., Электромеханические системы, пер. с нем., M., 1982.

И. П. Голямина

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)


Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч километров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМА

Форум Рыцари теории эфира


Рыцари теории эфира
 19.10.2020 - 11:38: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
19.10.2020 - 11:37: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
19.10.2020 - 11:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
19.10.2020 - 11:32: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
19.10.2020 - 08:26: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
19.10.2020 - 08:22: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
19.10.2020 - 08:19: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Игоря Кулькова - Карим_Хайдаров.
18.10.2020 - 20:44: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от проф. В.Ю. Катасонова - Карим_Хайдаров.
18.10.2020 - 20:17: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
18.10.2020 - 20:16: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Николаевича Боглаева - Карим_Хайдаров.
17.10.2020 - 19:46: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Проблема народного образования - Карим_Хайдаров.
17.10.2020 - 18:57: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution