Explicación de la terminología de materiales magnéticos
Material magnético
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Material magnético
Una sustancia, su magnetización puede ser inducido o modificado por un campo magnético. Según la fuerza del magnetismo, las sustancias se pueden dividir en diamagnéticas, paramagnéticas, ferromagnéticas, antiferromagnéticas y ferrimagnéticas. Las sustancias ferromagnéticas y ferrimagnéticas son sustancias fuertemente magnéticas y el resto son sustancias débilmente magnéticas. La mayoría de los materiales magnéticos prácticos en la ingeniería moderna son materiales ferromagnéticos, a menudo llamados materiales ferromagnéticos.
Los materiales magnéticos son muy utilizados. Se utiliza principalmente para fabricar componentes o dispositivos utilizando sus diversas propiedades magnéticas y efectos especiales utilizados para almacenar, transmitir y convertir energía e información electromagnética, o para generar un campo magnético de cierta intensidad y distribución en un espacio específico; en la forma natural de la materia (como los líquidos magnéticos). Los materiales magnéticos desempeñan un papel importante en la tecnología electrónica y otros campos científicos y tecnológicos.
Breve Historia China es el primer país del mundo en descubrir el fenómeno magnético de la materia y aplicar materiales magnéticos. Ya en el Período de los Reinos Combatientes, había registros de sustancias magnéticas naturales (como la magnetita). 165438 El método para fabricar materiales magnéticos permanentes artificiales se inventó en el siglo XX. 1086 Las notas escritas de Meng Qian registran la producción y el uso de la brújula. Del 1099 al 1102, utilizando una brújula para navegar, también se descubrió el fenómeno de la declinación geomagnética. En los tiempos modernos, el desarrollo de la industria de la energía eléctrica ha contribuido al desarrollo de materiales magnéticos metálicos: láminas de acero al silicio (aleación de ferrosilicio). El metal de imán permanente se ha desarrollado desde el acero al carbono en el siglo XIX hasta las aleaciones de imanes permanentes de tierras raras más tarde, y su rendimiento ha aumentado más de 200 veces. Con el desarrollo de la tecnología de la comunicación, los materiales metálicos magnéticos blandos, desde escamas hasta filamentos y polvos, aún no pueden cumplir con los requisitos de expansión de frecuencia. En la década de 1940, J.L. Snow Ecker de los Países Bajos inventó materiales magnéticos blandos de ferrita con alta resistividad y buenas características de alta frecuencia, y luego aparecieron ferritas de imanes permanentes de bajo costo. A principios de la década de 1950, con el desarrollo de las computadoras electrónicas, el chino-estadounidense Wang An utilizó por primera vez componentes rectangulares de aleación magnética como memoria interna de las computadoras, que pronto fueron reemplazados por núcleos de almacenamiento de ferrita magnética rectangulares. En las décadas de 1960 y 1970, desempeñaron un papel importante. papel en el desarrollo de las computadoras. A principios de la década de 1950, la gente descubrió que la ferrita tenía propiedades de microondas únicas y creó una serie de dispositivos de ferrita de microondas. Los materiales piezoeléctricos se han utilizado en la tecnología de sonar desde la Primera Guerra Mundial, pero su uso ha disminuido debido a la llegada de la cerámica piezoeléctrica. Más tarde aparecieron tierras raras con un fuerte magnetismo de presión.
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Aleación. Los materiales magnéticos amorfos (amorfos) son el resultado de la investigación magnética moderna. Después de la invención de la tecnología de enfriamiento rápido, la tecnología de fabricación de correas se resolvió en 1967 y ahora se ha puesto en práctica.
Clasificación Los materiales magnéticos se clasifican según sus funciones magnéticas, incluyendo imanes permanentes, imanes blandos, imanes de torsión, imanes giratorios y materiales piezomagnéticos según su composición química, existen imanes metálicos y ferritas según su estructura; hay imanes monocristalinos, policristalinos, amorfos según la forma, hay películas magnéticas, imanes plásticos, líquidos magnéticos y bloques magnéticos. Los materiales magnéticos suelen clasificarse según su función.
Después de que el material del imán permanente es magnetizado por un campo magnético externo, aún puede mantener parte o la mayor parte de su dirección de magnetización original incluso bajo la acción de un campo magnético inverso considerable. Los requisitos para este tipo de material son una alta inducción de remanencia Br, una fuerte coercitividad BHC (es decir, resistencia a la desmagnetización) y un gran producto de energía magnética (BH) máx (es decir, energía de campo magnético proporcionada al espacio). En comparación con los materiales magnéticos blandos, también se les llama materiales magnéticos duros.
Los materiales de los imanes permanentes incluyen aleaciones, ferritas y compuestos intermetálicos. ①Aleaciones: incluidas las aleaciones fundidas, sinterizadas y mecanizables. Los principales tipos de aleaciones de fundición son: AlNi(Co), FeCr(Co), FeCrMo, FeAlC, FeCo(V)(W); las aleaciones sinterizadas son: Re-Co (RE significa elemento de tierras raras), Re-Fe); , AlNi(Co), FeCrCo, etc. Las aleaciones procesables incluyen FeCrCo, PtCo, MnAlC, CuNiFe y AlMnAg. El BHC inferior de los dos últimos también se denomina material magnético semipermanente. ② Ferrita: El componente principal es Mo·6Fe2O3, m representa Ba, Sr, Pb o SrCa, LaCa y otros componentes compuestos. ③Compuestos intermetálicos: representados principalmente por MnBi.
Los materiales magnéticos permanentes tienen muchos usos. ① Las aplicaciones basadas en el principio de fuerza electromagnética incluyen principalmente: altavoces, micrófonos, medidores, botones, motores, relés, sensores, interruptores, etc. ② Las aplicaciones basadas en principios magnetoeléctricos incluyen principalmente magnetrones, tubos de ondas progresivas y otros tubos de microondas, tubos de imagen, bombas de titanio, dispositivos de ferrita de microondas, dispositivos magnetorresistivos, elementos Hall, etc. ③ Las aplicaciones basadas en el principio del magnetismo incluyen principalmente: cojinetes magnéticos, concentradores, separadores magnéticos, mandriles magnéticos, sellos magnéticos, pizarras magnéticas, juguetes, letreros, cerraduras de combinación, fotocopiadoras, termostatos, etc. Otras aplicaciones incluyen: terapia magnética, agua magnetizada, anestesia magnética, etc.
Según las necesidades de uso, los materiales de imanes permanentes pueden tener diferentes estructuras y formas. También existe una diferencia entre materiales isotrópicos y anisotrópicos.
Las principales funciones de los materiales magnéticos blandos son la permeabilidad magnética y la conversión y transmisión de energía electromagnética. Por lo tanto, se requiere que dichos materiales tengan una alta permeabilidad magnética e intensidad de inducción magnética y, al mismo tiempo, se requiere que el área del bucle de histéresis o la pérdida magnética sea pequeña. A diferencia de los materiales magnéticos permanentes, cuanto más pequeños sean el Br y el BHC, mejor, pero mayor será la intensidad de inducción magnética de saturación Bs. Los materiales magnéticos blandos generalmente se pueden dividir en cuatro categorías. ①Tiras o láminas de aleación: FeNi(Mo), FeSi, FeAl, etc. ②Tira de aleación amorfa: a base de hierro, a base de cobalto, a base de FeNi o a base de FeNiCo, con Si, B, P y otros elementos dopantes apropiados agregados, también llamado vidrio magnético. ③ Medio magnético (núcleo de polvo de hierro): FeNi (Mo), FeSiAl, carbonilo de hierro, ferrita y otros materiales en polvo se recubren y unen con un medio aislante eléctrico, y se prensan y forman según sea necesario. ④Hierro y oxígeno
Cuerpo principal: incluido el tipo espinela─M─M O Fe(M
2O3 representa NiZn, MnZn, MgZn, Li1/2Fe1/2Zn, CaZn, etc.), tipo magnesita─Ba3me24O41 (Me representa cobalto, níquel, magnesio, zinc, cobre y sus componentes compuestos).
Los materiales magnéticos blandos se utilizan ampliamente en antenas magnéticas, inductores, transformadores, cabezales magnéticos, auriculares, relés, vibradores, bobinas de desviación de TV, cables, líneas de retardo, sensores, materiales absorbentes de microondas, electroimanes, aceleradores y alta -Cavidad de aceleración de frecuencia, sonda de campo magnético, sustrato magnético, blindaje de campo magnético, recolección de energía de enfriamiento de alta frecuencia, mandril electromagnético, componentes magnéticos sensibles (como materiales magnetocalóricos como interruptores), etc.
Los materiales magnéticos de momento magnético y los materiales de grabación magnética se utilizan principalmente para el registro de información, interruptores sin contacto, operaciones lógicas y amplificación de información. Este material se caracteriza por un bucle de histéresis rectangular.
Los materiales giromagnéticos tienen propiedades magnéticas de microondas únicas, como propiedades tensoras de permeabilidad magnética, rotación de Faraday, * * * * absorción de vibraciones, compensación de campo, cambio de fase, birrefringencia y efectos de ondas de espín, etc. Los dispositivos diseñados en base a esto se utilizan principalmente para la transmisión y conversión de energía de microondas, como aisladores, circuladores, filtros (fijos o ajustables eléctricamente), atenuadores, desfasadores, moduladores, interruptores, limitadores y líneas de retardo, así como superficies magnéticas. dispositivos de ondas y ondas magnetostáticas aún en desarrollo (ver ferrita de microondas)
Equipos por lotes). Los materiales de uso común han formado una serie, que incluye la serie Ni, la serie Mg, la serie Li, la serie YlG, la serie BiCaV y otros materiales de ferrita. Se puede fabricar en diferentes estructuras y formas, como monocristal, policristalino, amorfo o de película delgada, según las necesidades del dispositivo.
Los materiales piezoeléctricos se caracterizan por deformarse mecánicamente bajo la acción de un campo magnético externo, por lo que también se denominan materiales magnetoestrictivos. Su función es convertir energía magnetoacústica o magnética. Se utiliza comúnmente en cabezales vibratorios de generadores ultrasónicos, filtros mecánicos de máquinas de comunicación y líneas de retardo de señales de pulsos eléctricos. Combinados con la tecnología de microondas, se pueden fabricar dispositivos microacústicos (o acústicos giratorios). Debido a que los materiales de aleación tienen alta resistencia mecánica, resistencia a las vibraciones y propiedades no explosivas, las aleaciones basadas en Ni y NiCo a menudo se utilizan en cabezales vibratorios. El hierro a base de níquel y el hierro a base de níquel se utilizan principalmente para señales pequeñas.
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Oxígeno. Una nueva aleación amorfa con un fuerte magnetismo de compresión es adecuada para crear líneas de retardo. La producción y aplicación de materiales piezomagnéticos son muy inferiores a las de los primeros cuatro materiales. Se espera que las leyes básicas de la existencia del magnetismo y la electricidad conduzcan a la promoción y el desarrollo mutuos de los materiales magnéticos y la tecnología electrónica. Por ejemplo, la tecnología optoelectrónica ha promovido el desarrollo de materiales magnetoópticos y materiales magnetoópticos. Los materiales semiconductores magnéticos y los materiales y dispositivos magnéticamente sensibles se pueden utilizar en teledetección, tecnología de teledetección y robots.
Se están estudiando nuevos materiales magnéticos amorfos y de tierras raras (como las aleaciones de FeNa). Los líquidos magnéticos han entrado en la etapa práctica. El descubrimiento de algunos efectos físicos y químicos nuevos (como los efectos topológicos) también proporciona las condiciones para el desarrollo y aplicación de nuevos materiales (como la aplicación de efectos magnetoacústicos y magnetocalóricos). Filología
Dai Lizhi, Materiales magnéticos metálicos, Editorial Popular de Shanghai, Shanghai, 1973. Zhou Zhigang et al., Ferrite Magnetic Materials, Science Press, Beijing.
Li,: Ferrite Physics, 2ª edición, Science Press, 1983.
Materiales con propiedades ferromagnéticas. Los materiales magnéticos comúnmente utilizados en tecnología eléctrica se pueden dividir en dos categorías: materiales magnéticos blandos con alta permeabilidad magnética, baja coercitividad y baja remanencia; y materiales magnéticos permanentes con alta coercitividad y alta remanencia. Los materiales magnéticos permanentes también se denominan materiales magnéticos duros.
El magnetismo es una propiedad básica de la materia. Según su estructura interna y sus propiedades en un campo magnético externo, las sustancias se pueden dividir en propiedades diamagnéticas, paramagnéticas, ferromagnéticas, antiferromagnéticas y ferrimagnéticas. Las sustancias ferromagnéticas y ferrimagnéticas son sustancias fuertemente magnéticas, mientras que otras son sustancias débilmente magnéticas.
Los materiales magnéticos son isotrópicos y anisotrópicos.
Distinción de género. Las propiedades magnéticas de los materiales anisotrópicos varían en diferentes direcciones. Por lo tanto, cuando utilice materiales anisotrópicos, asegúrese de prestar atención a la dirección de su magnetismo. Los materiales magnéticos comúnmente utilizados en el campo eléctrico son sustancias fuertemente magnéticas. Las propiedades magnéticas básicas de los materiales magnéticos son la curva de magnetización, el bucle de histéresis y la pérdida magnética. La curva de magnetización y el bucle de histéresis reflejan las características de magnetización de los materiales magnéticos. Se puede utilizar para determinar algunos parámetros característicos básicos de los materiales magnéticos, como la permeabilidad magnética μ, la densidad de flujo magnético de saturación Bs, la intensidad del campo magnético residual (fuerza coercitiva Hc), la densidad de flujo magnético residual (remanencia Br), la pérdida de histéresis P, etc. . La curva de magnetización básica es la curva de B que cambia con H durante la magnetización repetida, denominada curva de magnetización (Figura 1). Es la base para determinar el punto de trabajo de materiales magnéticos blandos. La relación entre b y h es la siguiente: b = μ 0 (h m)
Donde μ0 es la permeabilidad magnética del vacío (también llamada constante magnética en el Sistema Internacional de Unidades (SI),). su valor es
μ=4π×10-7
0 Henry/metro; h es la intensidad del campo magnético en amperios/metro (A/m); en amperios/m metros (A/m). El valor de B cuando la magnetización alcanza la saturación en la figura se denomina densidad de flujo magnético de saturación Bs, y la intensidad del campo magnético correspondiente es Hs. Generalmente, se requiere que los materiales magnéticos tengan valores de Bs altos.
La relación entre b y h en cualquier punto de la curva de magnetización es la permeabilidad magnética μ, es decir, para permeabilidad magnética isotrópica.
Material μ = b/h, la permeabilidad relativa comúnmente utilizada μ r.
=μ/μ0, que es un número puro adimensional utilizado para expresar
la capacidad de magnetización de la materia. Por tanto, según el tamaño de μr, los distintos tipos de sustancias se dividen en: μr.
diamagnetismo lt1
Sustancia, μr gt 1, μr material paramagnético
1 sustancia ferromagnética. Según la curva B-H, se puede describir μ-H.
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La curva, micrómetro y μi en la figura se denominan permeabilidad máxima y permeabilidad inicial respectivamente. μi es un parámetro importante cuando se utilizan materiales magnéticos blandos en campos magnéticos bajos.
La Figura 2 muestra la curva cerrada formada por B cambiando con H cuando el campo magnético externo H cambia una vez.
Dado que el cambio de b va por detrás del cambio de h, este fenómeno se llama histéresis. La curva cerrada se llama bucle de histéresis. Se puede ver en la figura que cuando Hs disminuye a cero, B no regresa a cero, sino que solo alcanza el punto B. Este valor (Br) se denomina densidad de flujo magnético residual o, para abreviar, magnetismo residual. Para reducir el Br a cero, es necesario añadir un campo diamagnético. El valor absoluto de esta intensidad de campo diamagnético se denomina fuerza coercitiva inducida magnéticamente, abreviada como fuerza coercitiva Hrr.
C. La relación entre B y Bs se denomina relación de magnetización residual o relación de rectangularidad de conmutación (B/Bs), que indica qué tan cerca está el bucle de histéresis del material magnético rectangular de una forma rectangular. La forma y el área del bucle de histéresis caracterizan directamente las principales propiedades magnéticas del material magnético.
Los materiales magnéticos blandos tienen bucles de histéresis estrechos, por lo que la fuerza coercitiva y la pérdida de histéresis son bajas (Figura 3a). A menudo se utilizan en los circuitos magnéticos centrales de motores, transformadores y relés.
Si el bucle de histéresis es estrecho y cercano a una forma rectangular (llamado material magnético rectangular) (Figura 3c), este material magnético blando no solo tiene una fuerza coercitiva baja, sino que también tiene Br.
El valor de /Bs también es muy elevado, lo que lo hace adecuado como elemento de almacenamiento.
Y cambio de componentes. El área del bucle de histéresis de los materiales magnéticos permanentes es muy amplia (Figura 3b). Después de saturar y magnetizar Br, la energía del campo magnético almacenado es grande. Se utiliza comúnmente como polo magnético permanente en generadores y motores eléctricos, y como imán permanente en instrumentos de medición y altavoces.
Pérdida magnética: la unidad de peso del material magnético se magnetiza en un campo magnético alterno. La potencia absorbida del campo magnético cambiante y disipada en forma de calor se denomina pérdida magnética o pérdida de hierro p, que es. causado principalmente por pérdida de histéresis y pérdidas por corrientes parásitas. Entre ellos, la pérdida de energía causada por la histéresis se denomina pérdida de histéresis y es proporcional al área encerrada por el bucle de histéresis. La potencia de pérdida de histéresis Ph se puede calcular mediante la siguiente fórmula: Ph=кhBmnV
donde es la frecuencia (Hz) es la densidad máxima de flujo magnético (t) el índice n es un parámetro empírico, relacionado; al tamaño de Bm ; v es el volumen de material magnético; кh es un coeficiente relacionado con las propiedades de los materiales ferromagnéticos. En un campo magnético alterno, los materiales conductores (incluidos los materiales ferromagnéticos) inducirán corrientes parásitas. La pérdida de resistencia causada por las corrientes parásitas se denomina pérdida por corrientes parásitas. La potencia Pe de la pérdida por corrientes parásitas se puede calcular mediante la siguiente fórmula.
e=кeBmnV
Donde, e es un coeficiente relacionado con la resistividad, el tamaño de la sección transversal y la forma del material. Ph y Pe son parámetros importantes para medir la calidad de equipos e instrumentos eléctricos.
Materiales con fuertes propiedades magnéticas. La característica microscópica de este tipo de material es la disposición ordenada de los momentos magnéticos de átomos o iones adyacentes, exhibiendo así propiedades ferromagnéticas o ferrimagnéticas. La característica macroscópica es la magnetización obvia bajo la acción de un campo magnético externo. 4 / 17
Según su composición química, básicamente se puede dividir en dos categorías: materiales magnéticos metálicos y ferrita. ①Materiales magnéticos metálicos. Principalmente hierro, níquel, cobalto y sus aleaciones, como aleación de hierro-silicio, aleación de hierro-níquel, aleación de hierro-cobalto, aleación de samario-cobalto, aleación de platino-cobalto, aleación de manganeso-aluminio, etc. Tienen conductividad metálica, generalmente ferromagnetismo, magnetización de alta saturación, alta temperatura de Curie, bajo coeficiente de temperatura y gran pérdida por corrientes parásitas y efecto de piel en campos electromagnéticos alternos. Por lo tanto, los materiales magnéticos metálicos blandos suelen ser adecuados para bajas frecuencias eléctricas y de alta potencia. Industrias electrónicas. Por ejemplo, la intensidad de inducción magnética de saturación de las láminas de acero al silicio es de aproximadamente 2T (Tesla), que es 5 veces mayor que la ferrita ordinaria y se usa ampliamente en transformadores de potencia. En la actualidad, los materiales metálicos de imanes permanentes tienen un producto de alta energía magnética y pueden usarse para fabricar dispositivos de imanes permanentes pequeños y livianos, que son especialmente adecuados para el sector aeroespacial y otros campos de tecnología aeroespacial. La desventaja es que el níquel, el cobalto y los metales de tierras raras son caros y hay pocas fuentes de materiales. ② Ferrita. Se refiere a un óxido magnético con óxido de hierro como componente principal. Originalmente se tradujo como "imán de óxido de hierro", o "óxido de hierro" para abreviar. Debido a que su proceso de preparación sigue procesos cerámicos y pulvimetalúrgicos, a veces se le llama porcelana magnética. Son en su mayoría ferrimagnéticos, por lo que su magnetización de saturación es baja, pero su resistividad es mayor que la de los materiales magnéticos metálicos.106.
En la mayoría de los casos, tiene bajas pérdidas en campos electromagnéticos alternos y muestra ventajas únicas en aplicaciones de banda de frecuencia óptica, de microondas y de alta frecuencia. Teniendo en cuenta la estructura cristalina, la ferrita se divide principalmente en: tipo espinela (similar a la espinela MgAl2O4 natural), como ferrita de manganeso-zinc, ferrita de níquel-zinc, etc. [similar a la ferrita natural (Fe, Mn)3Al2(SiO4); )3 granate isomorfo, como ferrita tipo granate de itrio y hierro (Y3Fe5O12), etc. La ferrita hexagonal, como el bario, es la misma que la magnesita natural Pb(Fe 7,5)Mn 3,5 Al 0,5 Ti 0,5)O 19.
Ferrita (BaFe)O2
1219), ferrita tipo Y (Ba2MeFe12)O22) con el eje de fácil magnetización en el plano hexagonal, etc. Según la clasificación de sus aplicaciones, se pueden dividir en seis categorías (debido a la gran variedad de materiales magnéticos y su amplia gama de aplicaciones, estas seis categorías no se pueden resumir completamente).
(1) Materiales magnéticos permanentes, también conocidos como materiales magnéticos duros. Tiene alta coercitividad y remanencia.
El factor de calidad de los materiales de imanes permanentes generalmente se mide por el producto de energía magnética (BH) m máximo, como: aleación de álnico, aleación de samario y cobalto, aleación de manganeso y aluminio, aleación de hierro, cromo y cobalto, ferrita de bario, ferrita de estroncio, etc.
②Materiales magnéticos blandos. Tiene baja coercitividad y bucle de histéresis estrecho. Por lo general, en la permeabilidad inicial, los valores equivalentes de intensidad de inducción magnética de saturación y pérdida de CA marcan su desempeño principal. Los materiales principales incluyen hierro puro, series de aleaciones de hierro y silicio, series de aleaciones de hierro y níquel, ferrita de manganeso y zinc, ferrita de níquel y zinc, etc. Los materiales magnéticos blandos son los materiales magnéticos más diversos y más utilizados y se utilizan principalmente como transformadores en la industria energética.
Los materiales magnéticos en motores y
generadores se utilizan en la industria electrónica para fabricar diversos componentes magnéticos, que se utilizan ampliamente en televisión, radio, comunicaciones y otros campos.
③Material magnético rectangular. El bucle de histéresis es rectangular, pero la coercitividad es muy pequeña. Generalmente, las características estáticas de los materiales magnéticos blandos están marcadas por la relación de rectangularidad Br/Bm, que es la relación entre el magnetismo residual Br y la intensidad máxima de inducción magnética Bm. Los materiales principales incluyen ferrita de litio y manganeso, ferrita de manganeso y magnesio, etc. Se utiliza en computadoras electrónicas, control automático y otras tecnologías, y a menudo se usa como material para componentes de memoria, interruptores y componentes lógicos.
④Materiales giromagnéticos. Los materiales magnéticos que aprovechan el efecto giromagnético se utilizan habitualmente en la banda de frecuencia de microondas y sus propiedades principales están marcadas por una permeabilidad tensorial compleja y una magnetización de saturación. Los materiales más utilizados incluyen ferrita de granate y ferrita de litio. Se pueden fabricar varios tipos de dispositivos de microondas, como aisladores, circuladores, desfasadores, etc. Desde 1952, la aplicación de la ferrita en el campo de las microondas ha promovido cambios revolucionarios en la tecnología de las microondas. Se puede fabricar una serie de dispositivos de microondas no recíprocos utilizando únicamente las propiedades de permeabilidad tensorial de la ferrita. Utilizando el efecto no lineal de la ferrita se pueden diseñar una serie de dispositivos activos, como multiplicadores de frecuencia, osciladores, etc. ⑤ Materiales piezoeléctricos. Los materiales magnéticos que aprovechan el efecto magnetoestrictivo se suelen utilizar para la conversión mutua entre energía mecánica y energía eléctrica, y su principal rendimiento está marcado por el coeficiente magnetoestrictivo. Por ejemplo, se pueden fabricar diversos dispositivos ultrasónicos, filtros, memorias de alambre trenzado magnético, medidores de vibraciones, etc. Los materiales más utilizados incluyen láminas de níquel, ferrita de níquel, etc. Actualmente, se están realizando investigaciones en profundidad sobre el efecto de acoplamiento magnetoacústico para abrir nuevas áreas de aplicación.
⑥Materiales de grabación magnéticos. Incluye principalmente materiales de cabezal magnético y medios de grabación magnéticos. El primero pertenece a materiales magnéticos blandos y el segundo pertenece a materiales magnéticos permanentes. Debido a su importancia en la aplicación y requisitos especiales de rendimiento, se clasifica en otra categoría. Además de las características generales de los materiales magnéticos blandos, los materiales del cabezal magnético generalmente requieren una alta densidad de grabación y un bajo desgaste. Los más utilizados incluyen ferrita policristalina prensada en caliente, ferrita monocristalina, ferroaleaciones de aluminio y silicio, carburo cementado, etc. Los medios de grabación magnéticos requieren valores de remanencia grandes y valores de fuerza coercitiva adecuadamente altos.
Para transmitir información eléctrica a través del cabezal magnético.
Hay ciertas pistas residuales grabadas en la cinta. Un material comúnmente utilizado es el óxido de hierro gamma. Los materiales con altas densidades de grabación incluyen películas metálicas de dióxido de cromo. En la actualidad, la grabación magnética se ha utilizado ampliamente en diversos campos, como grabación, codificación, grabación de vídeo, etc. Por tanto, la producción de materiales de grabación magnéticos ha aumentado espectacularmente en los últimos años. En términos generales, los materiales de espuma también entran en esta categoría.
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Los materiales magnéticos están en constante desarrollo. Por ejemplo, materiales magnéticos amorfos, semiconductores magnéticos, etc. , es actualmente un campo de investigación muy activo. Los materiales magnéticos se utilizan cada vez más.
Literatura literaria
Li y coeditores. Ferrite Physics, edición revisada, Science Press, Beijing, 1978. Guo Yicheng: Ferromagnéticos, Higher Education Press, 1965. Traducido por R.S. Teber y D.J. Craik, Instituto de Metalurgia de Beijing: Materiales Magnéticos, Science Press, Beijing, 1979. (R.S.Tebble y D.J.Craik, Magnetic Materials, Wiley Interscience, Londres, 1969.)
Las sustancias fuertemente magnéticas con orden magnético, en un sentido amplio, también incluyen aquellas a las que se puede aplicar su magnetismo y efectos magnéticos. Sustancias débilmente magnéticas y antiferromagnéticas. El magnetismo es una propiedad fundamental de la materia. Según su estructura interna y sus propiedades en un campo magnético externo, las sustancias se pueden dividir en propiedades diamagnéticas, paramagnéticas, ferromagnéticas, antiferromagnéticas y ferrimagnéticas. Las sustancias ferromagnéticas y ferrimagnéticas son sustancias fuertemente magnéticas, mientras que las sustancias diamagnéticas y paramagnéticas son sustancias débilmente magnéticas.
Los materiales magnéticos se pueden dividir en metales y no metales según sus propiedades. El primero incluye principalmente acero eléctrico, aleaciones a base de níquel y aleaciones de tierras raras, mientras que el segundo incluye principalmente materiales de ferrita. Según sus usos, se pueden dividir en materiales magnéticos blandos, materiales magnéticos permanentes y materiales magnéticos funcionales. Los materiales magnéticos funcionales incluyen principalmente materiales magnetoestrictivos, materiales de grabación magnética, [[materiales magnetorresistivos], materiales de burbujas magnéticas, materiales magnetoópticos, materiales giromagnéticos y materiales de películas magnéticas, etc. , que refleja las propiedades magnéticas básicas de los materiales magnéticos, como curvas de magnetización, bucles de histéresis, pérdidas magnéticas, etc.
Magnetita
La potencia absorbida por una unidad de masa de material magnético en un campo magnético alterno y disipada en forma de calor se denomina pérdida magnética, o pérdida de hierro, incluida la pérdida por histéresis. y pérdidas por corrientes parásitas. Entre ellos, la pérdida de energía causada por la histéresis es la pérdida por histéresis, que es proporcional al área rodeada por el bucle de histéresis. En un campo magnético alterno, las sustancias conductoras inducen corrientes parásitas.
La pérdida de resistencia causada por las corrientes parásitas se llama pérdida por corrientes parásitas.
Capítulo 2: Selección y diseño de puntos de materiales de blindaje electromagnético
Selección y diseño de puntos de materiales de blindaje electromagnético
El blindaje se realiza entre dos zonas espaciales Aislamiento metálico a controlar la inducción y radiación de campos eléctricos, campos magnéticos y ondas electromagnéticas de un área a otra. Específicamente, el blindaje se usa para rodear la fuente de interferencia de componentes, circuitos, componentes, cables o todo el sistema para evitar que el campo electromagnético de interferencia se propague hacia afuera; el blindaje se usa para rodear los circuitos, equipos o sistemas receptores para evitar que se vean afectados por; Influencia de campos electromagnéticos externos. Debido a que el escudo absorbe energía (pérdida por corrientes parásitas), refleja energía (reflexión de la interfaz de ondas electromagnéticas en el escudo) y compensa energía (inducción electromagnética en el escudo) para ondas electromagnéticas de interferencia externa y ondas electromagnéticas internas de alambres, cables, componentes, circuitos. o sistemas. La capa del cuerpo genera un campo electromagnético inverso, que puede compensar parte de la onda electromagnética de interferencia), por lo que el escudo tiene el efecto de debilitar la interferencia.
(1) Cuando la frecuencia del campo electromagnético de interferencia es alta, la corriente parásita generada en el material metálico con baja resistividad se utiliza para compensar las ondas electromagnéticas externas, logrando así un efecto de blindaje.
(2) Cuando la frecuencia de las ondas electromagnéticas que interfieren es baja, se deben utilizar materiales con alta permeabilidad magnética para restringir las líneas de fuerza magnéticas dentro del cuerpo de protección para evitar que se propaguen por el espacio de protección.
(3) En algunos casos, si se requieren campos electromagnéticos de alta y baja frecuencia al mismo tiempo.
Cuando tiene un buen efecto de protección, a menudo se utilizan diferentes materiales metálicos para formar una protección multicapa.
Muchas personas no comprenden el principio del blindaje electromagnético y piensan que siempre que fabriquen una caja de metal y luego la conecten a tierra, puede desempeñar el papel de blindaje electromagnético. Bajo la guía de este concepto, el resultado es el fracaso. Porque el blindaje electromagnético no tiene nada que ver con si el blindaje está conectado a tierra. Sólo hay dos factores que realmente afectan la efectividad del blindaje del blindaje: primero, toda la superficie del blindaje debe ser conductora y continua, segundo, no debe haber conductores que penetren directamente el blindaje; Hay muchas discontinuidades conductoras en el blindaje, las más importantes de las cuales son los espacios no conductores formados en las conexiones entre diferentes partes del blindaje. Estos espacios no conductores pueden crear fugas electromagnéticas, al igual que los fluidos pueden filtrarse por los espacios en un contenedor. Una forma de abordar esta fuga es llenar los espacios con material elastomérico conductor para eliminar los puntos no conductores. Es como llenar los huecos de un recipiente de líquido con goma. Este material de relleno conductor elástico es la junta de sellado electromagnética.
En muchas publicaciones, el blindaje electromagnético se compara con un recipiente hermético. Parece que sólo sellando el espacio a un nivel impermeable con materiales elásticos conductores se puede evitar la fuga de ondas electromagnéticas. En realidad esto no es exacto. Porque si un espacio o un agujero filtrará ondas electromagnéticas depende del tamaño del espacio o del agujero en relación con la longitud de onda de la onda electromagnética. Cuando la longitud de onda es mayor que el tamaño de la abertura, no habrá fugas obvias. Por tanto, cuando la frecuencia de interferencia es alta y la longitud de onda es corta, se utiliza el electromagnetismo.
Junta de estanqueidad. Específicamente, cuando la frecuencia de interferencia excede los 10 MHz, se debe considerar el uso de juntas de sellado electromagnéticas.
Cualquier material elástico y conductor puede utilizarse como sello electromagnético. Las juntas de sellado electromagnéticas fabricadas según este principio incluyen:
Caucho conductor: el caucho de silicona está relleno con entre el 70 y el 80% del peso total de partículas metálicas, como polvo de plata, polvo de cobre, polvo de aluminio, plata- polvo de cobre chapado, polvo de aluminio plateado, bolas de vidrio recubiertas de plata, etc. Este material conserva parte de la buena elasticidad del caucho de silicona y tiene buena conductividad eléctrica.
Malla trenzada metálica: Está hecha de alambre de cobre berilio, alambre de Monel o alambre de acero inoxidable en una larga tira tubular, que parece la capa protectora de un cable blindado. Pero su método de trenzado es diferente al de blindaje de cables. El blindaje del cable está trenzado con varios cables y esta junta de blindaje está trenzada con un cable. En sentido figurado, es como las mangas de un suéter. Para mejorar la elasticidad de la malla metálica, a veces se añade un núcleo de caucho al tubo de la malla.
Resorte de dedo: caña fabricada en cobre berilio, que tiene buena elasticidad y conductividad. Conductividad y elasticidad.
Caucho conductor múltiple: compuesto por dos capas de caucho, la capa interior es caucho de silicona ordinario y la capa exterior es caucho conductor. Este material supera las deficiencias de poca elasticidad del caucho conductor tradicional.
Punto, para que se refleje plenamente la elasticidad de la goma. Funciona un poco como tiras de malla de alambre con un núcleo de goma.
Al elegir qué tipo de junta de sellado electromagnético utilizar, se deben considerar cuatro factores: requisitos de eficiencia de blindaje, requisitos de sellado ambiental, requisitos de estructura de instalación y requisitos de costos. En la siguiente tabla se muestra una comparación de las propiedades de diferentes materiales de juntas.
Según el mecanismo, el blindaje se puede dividir en blindaje de campo eléctrico, blindaje de campo magnético y blindaje de campo electromagnético.
1 Mecanismo de blindaje del campo eléctrico: La inducción del campo eléctrico se considera como el acoplamiento entre capacitancias distribuidas.
Puntos de diseño:
a. La placa protectora también debe estar cerca del objeto protegido y la placa protectora debe estar bien conectada a tierra. ! !
b. La forma de la placa protectora tiene un impacto significativo en la eficiencia del blindaje. Lo mejor es una caja de metal completamente cerrada, ¡pero es difícil de lograr en ingeniería!
c.El material de la placa de blindaje es un buen conductor, pero no hay requisito de espesor, siempre que tenga suficiente resistencia.
2 Blindaje de campo magnético El blindaje de campo magnético generalmente se refiere a blindaje de campo magnético de CC o de baja frecuencia
Blindaje, su efecto es mucho peor que el blindaje de campo eléctrico y el blindaje de campo electromagnético. Mecanismo de protección: se basa principalmente en la baja resistencia magnética de los materiales de alta permeabilidad magnética para desviar el flujo magnético, debilitando en gran medida el campo magnético en el cuerpo de protección.
Puntos de diseño:
a. Elija materiales con alta permeabilidad magnética, como permalloy;
b. Todos son para reducir la resistencia magnética del escudo; c. No coloque el escudo cerca del escudo para minimizar el flujo magnético que pasa a través del escudo;
d. ventilación, etc. de la cubierta protectora. Puede aumentar la resistencia magnética del escudo, reduciendo así la efectividad del blindaje.
e. Para proteger campos magnéticos fuertes, se puede utilizar una estructura de blindaje magnético de doble capa. Para proteger el fuerte campo magnético del exterior, la capa exterior del escudo está hecha de materiales que no se saturan fácilmente, como el acero al silicio, la capa interior puede estar hecha de materiales con alta permeabilidad magnética que se saturan fácilmente; como la aleación permanente. Por otro lado, si se quiere proteger el fuerte campo magnético interno, se debe invertir el orden de los materiales. Al instalar protectores interiores y exteriores, preste atención al aislamiento entre ellos. Cuando no existe ningún requisito de conexión a tierra, se pueden utilizar materiales aislantes como soporte. Si se requiere conexión a tierra, se pueden utilizar como soporte materiales no ferromagnéticos (como cobre y aluminio).
3 Blindaje de campos electromagnéticos El blindaje de campos electromagnéticos es una medida que utiliza cuerpos de blindaje para evitar que los campos electromagnéticos se propaguen en el espacio.
Capítulo 3: Características de los materiales ferromagnéticos
Características de los materiales ferromagnéticos
Los materiales ferromagnéticos tienen fuertes propiedades magnetizantes y sus anillos colectores están expuestos a campos magnéticos externos. Gracias a la acción de , se puede generar un campo magnético adicional mucho mayor que el campo magnético externo. El campo magnético de una bobina con núcleo de hierro es mucho más fuerte que el de una bobina sin núcleo de hierro, por lo que los motores, aparatos eléctricos y otros equipos deben utilizar núcleos de hierro. Esta muestra de escobilla de carbón puede generar un fuerte campo magnético con una corriente muy pequeña, lo que reduce en gran medida el tamaño y el peso de la bobina.
Los materiales de hierro incluyen principalmente resortes de presión constante, que tienen las siguientes propiedades magnéticas:
①Alta permeabilidad magnética. En el caso de -throw, la permeabilidad magnética μ de los materiales ferromagnéticos es mucho mayor que la permeabilidad magnética μ de los materiales no ferromagnéticos.
② Magnetismo residual. Después de que el arrancador de bucle magnético sin escobillas arranca el material ferromagnético, si la corriente de excitación se reduce a 0, aún puede quedar algo de magnetismo residual en el material ferromagnético.
3 Saturación magnética. Cuando el campo magnético en un material ferromagnético aumenta hasta un cierto valor, la mejora del campo magnético se vuelve extremadamente lenta y alcanza un valor de saturación.
④ Retraso. Durante el proceso de magnetización alterna de materiales ferromagnéticos, el cambio de intensidad de la inducción magnética va por detrás del cambio de intensidad del campo magnético y la pérdida por histéresis por acre.
Los materiales ferromagnéticos suelen dividirse en dos categorías, materiales blandos y materiales magnéticos. El magnetismo residual y la pérdida por histéresis de los materiales magnéticos blandos son pequeños. Los materiales magnéticos blandos comúnmente utilizados incluyen láminas de acero al silicio (láminas de acero eléctrico), acero fundido y hierro fundido. Los materiales magnéticos duros tienen grandes pérdidas de remanencia e histéresis. Los materiales magnéticos duros pueden obtener un fuerte magnetismo residual después de la magnetización y no son fáciles de desmagnetizar. Los materiales magnéticos duros comúnmente utilizados incluyen acero de tungsteno, aleación de aluminio y níquel y diamante, etc. , utilizado principalmente para fabricar imanes permanentes.