шпаргалка

2 Влияние наноструктурирования объемного материала на магнитные свойства

[ Назад ]



Различные применения магнитных материалов требуют разных типов кривой

намагничивания и ее характеристик. Материалы, используемые в трансформаторах и

вращающихся электрических машинах, подвергаются воздействию быстро меняющегося

магнитного поля, так что им приходится перемагничиваться много раз в секунду.

Это приводит к потере эффективности и нагреву материала. Нагрев является

следствием внутреннего трения, возникающего при непрерывной переориентации

магнитных доменов. Величина потерь энергии в каждом цикле, выделяющейся в виде

тепла, пропорциональна площади, ограничиваемой петлей гистерезиса. Для подобного

использования необходимы материалы с малой или близкой к нулевой коэрцитивной

силой, что уменьшает площадь петли. Такие материалы называют магнитомягкими. С

другой стороны, постоянные магниты, используемые для создания больших сильных

магнитных полей, должны обла¬дать большой коэрцитивной силой, то есть широкой

петлей гистерезиса. Такие материалы называют магнитожесткими. Для них также

требуются большие зна¬чения насыщения намагниченности.

Рис. 1.4. Обратимая кривая намагничивания нанопорошка сплава Ni-Fe-Co,

демонстрирующая отсутствие гистерезиса. 1 Эрстед =10-4 Тесла



Рис. 1.5. Зависимость остаточной намагниченности Мr от размера d частиц,

составляющих Nd-B-Fe постоянный магнит, отнесенной к значению MS(90) для размера

зерен 90 нм.

Наноструктурирование объемных магнитных материалов может применяться для

создания материалов с заданным видом кривой намагничивания. Ленты аморфного

сплава с составом Fe73.5Cu1Nb3Si13.5В9, полученные методом быстрого охлаждения

на холодном барабане и отожженные при температурах от 673 до 923 К в течение

одного часа в атмосфере инертного газа, состоят из твердого раствора 10 нм

наночастиц железа. Такой сплав достигает индукции насыщения 1,24 Тл, его

остаточная индукция составляет 0,67 Тл, а коэрцитивная сила очень мала – 0,53 А/

м. Гистерезис петли намагничивания наноразмерных порошков аморфных сплавов с

составом Fe69Ni9CO2 и размером зерен 10-15 нм, полученных путем разложения

растворов Fe(CO)5, Ni(CO)4 и Co(NO)(CoO)3 в углеводородном растворителе декалине

(С10Н18) в атмосфере инертного газа, почти отсутствует. На рис. 1.4 показана

кривая намагничивания этого материала. Магнитные материалы, в каждом зерне

которых существует только один домен, демонстрируют отсутствие гистерезиса и

называются суперпарамагнетиками.

Самые сильные постоянные магниты изготавливают из неодима, железа и бора. Их

остаточная индукция составляет до 1,3 Т, а коэрцитивная сила — 0,95 106 А/м.

Исследовалось влияние размера наномасштабных зерен на свойства Nd2Fe14B.

Результаты, приведенные на рис. 1.5 и 1.6, показывают, что для этого материала

коэрцитивная сила существенно уменьшается при размере зерна менее 40 нм, а

остаточная намагниченность увеличивается. Другой подход к изменению параметров

кривой намагничивания этого материала состоит в создании нано-масштабной смеси

магнитотвердых частиц Nd2FeI4B и магнитомягкой α-фазы железа. Измерения влияния

магнитомягких частиц железа, смешанных с магнитотвердым веществом, подтверждает,

что остаточное поле таким путем можно увеличить. Полагают, что это происходит

вследствие обменного взаимодействия между твердыми и мягкими наночастицами,

которое ориентирует вектора намагниченности частиц мягкой фазы в направлении

намагниченности частиц твердой фазы.

Показано, что размер магнитных наночастиц также влияет и на величину Ms, при

которой магнетик насыщается. На рис. 1.7 показано влияние размера частиц на поле

насыщения цинкового феррита, откуда видно, что намагниченность насыщения

существенно возрастает для зерен с размерами меньше 20 нм. Таким образом,

уменьшая размер наночастиц зернистого магнитного материала, можно существенно

улучшить качество производимых из них магнитов.



КАТЕГОРИИ:

Network | английский | архитектура эвм | астрономия | аудит | биология | вычислительная математика | география | Гражданское право | демография | дискретная математика | законодательство | история | квантовая физика | компиляторы | КСЕ - Концепция современного естествознания | культурология | линейная алгебра | литература | математическая статистика | математический анализ | Международный стандарт финансовой отчетности МСФО | менеджмент | метрология | механика | немецкий | неорганическая химия | ОБЖ | общая физика | операционные системы | оптимизация в сапр | органическая химия | педагогика | политология | правоведение | прочие дисциплины | психология (методы) | радиоэлектроника | религия | русский | сертификация | сопромат | социология | теория вероятностей | управление в технических системах | физкультура | философия | фотография | французский | школьная математика | экология | экономика | экономика (словарь) | язык Assembler | язык Basic, VB | язык Pascal | язык Си, Си++ |