магнитомягкие матеріали

Назва роботи: Магнитомягкие матеріали

Предметна область: Комунікація, зв'язок, радіоелектроніка та цифрові прилади

Опис: Магнитомягкие матеріали Магнитомягкие матеріали це такі матеріали які мають малу корцетівной силою Нс і високою магнітною проникністю μ. Вони характеризується вузькою петлею гистерезиса і малими втратами на пёремагнічіваніе і але використовуються в основному в.

Розмір файлу: 363.5 KB

Роботу скачали: 38 чол.

магнитомягкие матеріали # 151; це такі матеріали, які мають малу ко-рцетівной силою Нс і високою магнітною проникністю μ. Вони характеризується вузькою петлею гистерезиса і малими втратами на пёремагнічіваніе і але використовуються в основному як осердя трансформаторів, дроселів, електромагнітів та ін. Умовно до магнітомягкого матеріалів відносять матеріали, у яких H з<800 А/м. Такими материалами являются низкоуглеродистые кремнистые стали, карбонильное железо, пермаллои и альсиферы.

Карбонильное залізо отримують шляхом термічного розкладання пентакарбоііла заліза Fe (CO) 5, результатом чого є порошок, що складається з частинок чистого заліза і оксиду вуглецю, що мають сферичну форму діаметром від 1 до 8 мкм. З цього порошку шляхом пресування виготовляють високочастотні сердечники, що характеризуються такими основними параметрами: μн - (2,5. 3) · 103. μ max = 20 · 103, H з = 4,5. 6,2 А / м.

Альсифера представляють собою тендітні нековким сплави, що містять від 5 до .5% алюмінію, від 9 до 10% кремнію, інше # 151; залізо. З цих сплавів виготовляють литі сердечники, що працюють на частотах до 50 кГц. Альсифера мають наступні основні параметри: μн = (6. 7) · 103, μ max = (30. 35) · 103, H з = 2,2 А / м.

Магнітодіелектрики представляють собою композиційні матеріали, що складаються з дрібнодисперсних частинок магнітомягкого матеріалу, з'єднаних один з одним будь-яким органічним або неорганічним діелектриком. Як дрібнодисперсних магнитомягких матеріалів застосовують карбонильное залізо, альсифера і деякі сорти пермаллоев, подрібнені до порошкоподібного стану. Як діелектриків застосовують епоксидні і бакелітові смоли, полістирол, рідке скло і ін. Діелектрик з'єднує частки магнітомягкого матеріалу, одночасно ізолюючи їх один від одного, завдяки чому підвищується питомий електричний опір магнітодіелектрика, що різко знижує втрати на вихрові струми і дозволяє використовувати магнітодіелектрики на частотах до 100 МГц.

Магнітні характеристики магнітодіелектриків дещо гірше, ніж у феритів, але зате ці характеристики більш стабільні. Крім того, виробництво виробів з магнітодіелектриків значно простіше, ніж з феритів.

Магнітотверді матеріали відрізняються від магнитомягких високою коерцетівную силою і залишковою індукцією. Площа петлі гистерезиса у них значно більше, ніж у магнитомягких матеріалів, отже, вони важко намагнічуються. Будучи намагніченими, вони можуть довго зберігати магнітну енергію, тобто служити джерелом постійного магнітного поля, тому їх застосовують головним чином для виготовлення постійних магнітів, які повинні створювати в повітряному проміжку між своїми полюсами магнітне поле.

Величина магнітної енергії в робочому зазорі магніту визначається співвідношенням

Наочне уявлення про те, як залежить енергія від індукції, дає рис. 1.40, де в першому квадраті показана залежність магнітної енергії W від індукції B а у другому квадраті показаний ділянку петлі гистерезиса, відповідний розмагнічування, тобто залежність У від H. Неважко зрозуміти, що кожній точці на графіку В = ƒ (H) відповідає ордината графіка W = ƒ (H) і існує такий стан точки на графіку В = ƒ (H), якій відповідає максимум магнітної енергії Wmax. Значення Wmax визначає найкраще використання магніту, тому ця енергія є найбільш важливою характеристикою, що визначає якість матеріалу.

Магнітотверді матеріали за складом і способом отримання підрозділяють на п'ять груп:

- литі висококоерцитівниє сплави;

- металокерамічні і металлопластіческіе магніти;

- сплави на основі рідкоземельних металів;

- матеріали для магнітного запису інформації.

До групи литих висококоерцитівниє сплавів відносяться залізо-нікель-алюмінієві і залізо-нікель-кобальт-алюмінієві сплави, легуємі міддю, нікелем, титаном і ніобієм. Магнітна енергія таких сплавів досягає 36 кДж / м, коерцитивної сила # 151; 110 кА / м.

Металокерамічні і металлопластіческіе магніти створюються методами порошкової металургії. Металокерамічні магніти отримують шляхом пресування порошку, що складається з подрібнених тонкодисперсних магнітних сплавів, і наступного спікання при високій температурі. Через пористості матеріалів їх магнітна енергія на 10-20% нижче, ніж у литих сплавів. Металлопластіческіе магніти отримують з порошку магнітного сплаву, змішаного з порошком діелектрика. Процес виготовлення магнітів полягає в пресуванні і нагріванні заготовок до 120-180 ° С для полімеризації діелектрика. Через те, що близько 30% обсягу займає неферомагнітними сполучний діелектричний матеріал, їх магнітна енергія на 40-60% менше, ніж у литих сплавів. З магнітотвердих феритів найбільшого поширення набули барієвий феррит і кобальтовий ферит. Магнітна енергія цих феритів досягає 12 кДж / м. Магнітотверді матеріали із сплавів на основі рідкоземельних металів дуже перспективні, але ще недостатньо вивчені й освоєні в технічному відношенні. Практично відомі сплави самарію і празеодіма з кобальтом, магнітна енергія яких досягає 80 кДж / м. Недоліками цих сплавів є їх висока крихкість і значна вартість.

Як матеріали для магнітного запису інформації застосовують тонкі металеві стрічки з нержавіючих сплавів і стрічки на пластмасовій основі з порошковим робочим шаром. У техніці магнітного запису найбільшого поширення набули полімерні стрічки з нанесеним шаром магнітного лаку, що складається з магнітного порошку, сполучного речовини, летючого розчинника і різних добавок, що зменшують абразивность робочого шару.

1.5. Електрофізичні властивості напівпровідникових матеріалів

До напівпровідників відносять матеріали, які за величиною питомої електричної провідності займають проміжне положення між провідниками і діелектриками. Електропровідність напівпровідників в значній мірі залежить від температури і концентрації домішок, що пояснюється особливостями їх кристалічної структури. Основними матеріалами, застосовуваними в напівпровідниковій електроніці, є чотирьохвалентного кремній (Si) і германій (Ge), а також бінарні сполуки типу AIIIBV. наприклад арсенід галію GaAs.

Власні і домішкові напівпровідники

Власними напівпровідниками, або напівпровідниками типу i (від англ. Intrinsic # 151; власний), називають напівпровідники, кристалічна решітка яких в ідеальному випадку не містить домішкових атомів іншого валентності. В реальних умовах в кристалічній решітці напівпровідника завжди існують домішки, однак їх концентрація настільки незначна, що нею можна знехтувати. Атоми в кристалічній решітці напівпровідника розташовані впорядковано на таких відстанях один від одного, що їх зовнішні електронні оболонки перекриваються, і у електронів сусідніх атомів з'являються загальні орбіти, за допомогою яких утворюються ковалентні зв'язки. Якщо валентність атомів дорівнює чотирьом, то навколо кожного з атомів, крім чотирьох власних, обертаються ще чотири «чужих» електрона, внаслідок чого навколо атомів утворюються міцні електронні оболонки, що складаються з восьми обобществленних валентних електронів, що ілюструє плоска модель кристалічної решітки, показана на рис . 1.41. У вузлах кристалічної решітки арсеніду галію чергуються п'ятивалентні атоми миш'яку і тривалентні атоми галію, навколо яких також утворюються електронні оболонки з восьми обобществленних електронів.

§ 5.2. Сплави для термопар

Для виготовлення термопар застосовують такі сплави:

1. копель (44% N i і 56% С u);
2. алюмель (95% N i. інше # 151; Al. Si і Mg);
3. хромель (90% Ni і 10% С r);
4. платинородій (90% Pt і 10% Rh).

На рис. 5.1 наведені криві залежності термо-е. д. з. від різниці температур гарячого і холодного спаїв для найбільш уживаних термопар.

Термопари можуть застосовуватися для вимірювання наступних температур:

а) платинородій # 150; платина - до 1600о С;

б) м е д ь # 151; к о н с т а н т а н і мідь # 151; копі л ь - # 151; до 350о С;

в) ж е л е з о - к о н с т а н т а н, залізо - копель і хромель - копель - до 600 ° С;

г) хромель - алюмель - до 900-1000 ° С.

Для вимірювання кріогенних температур можна використовувати термопару залізо - золото.

Найбільшу термо-е. д. з. при даній різниці температур можна отримати від термопари хромель-копель. Для значень термо-е. д. з, даних на рис. 5.1, передбачається, що в холодному спае ток йде від першого названого в термопарі матеріалу до другого (т. Е. Від хромелю до Копель і т. Д.), А в гарячому спае - в зворотному напрямку.

Значними коефіцієнтами термо-е. д. з. мають деякі напівпровідникові матеріали, які, зокрема, можуть використовуватися для виготовлення термоелектричних генераторів (див. ч. II).

§ 5.3. тензометричні сплави

Тензометричні сплави застосовують для датчиків деформації різних конструкцій під дією механічних (зазвичай розтягують) зусиль. Дія таких датчиків заснований на зміні опору при розтягуванні тензометрического елемента.

Коефіцієнт тензочутливості визначають з виразу

Kp = (Δ R / R) :( Δ l / l)

де Δ R # 151; зміна опору R при зміні Δ l довжини елемента l.

Основним матеріалом для тензометричних датчиків, що працюють при порівняно невисоких температурах, є вже описаний константан. Для високотемпературних датчиків застосовують сплави системи Fe # 151; Сг # 151; Ni.

§ 5.4. контактні матеріали

Найбільш відповідальними контактами, застосовуваними в електротехніці, є контакти, службовці для періодичного замикання і розмикання електричних ланцюгів (розривні, а також ковзаючі контакти).

Матеріали для розривних контактів, що застосовуються для розмикання ланцюгів при великих силах струму і високих напружених, повинні забезпечувати високу надійність: не допускати можливості ерозії (обгорання) контактуючих поверхонь, приварювання їх один до одного під дією виникає в разі розриву контакту електричної дуги при малому перехідному електричному опорі контакту в замкнутому стані.

В якості контактних матеріалів для розривних контактів крім чистих тугоплавких металів застосовують різні сплави і металокерамічні композиції. Широко поширений матеріал системи Ag # 151; CdO при вмісті окису кадмію 12 # 151; 20 мас. %. Такий матеріал виходить при нагріванні в окислювальному атмосфері бінарного сплаву срібло-кадмій. Для розривних контактів в установках великої потужності застосовують такі композиції: Ag з Со, Ni. Сг, Mo. W і Та; З u з W і Мо; А u з W і Мо.

Як матеріали для ковзних контактів, які повинні володіти високою стійкістю до стирання, використовують тверду мідь, берилієвих бронзу (див. § 2.1), а також матеріали системи Ag # 151; CdO.

§ 5.5. Припої та флюси

Припої являють собою спеціальні сплави, що застосовуються при пайку. Пайку здійснюють або з метою створення механічно міцного (іноді герметичного) шва, або з метою отримання постійного (безперервними або змінного) електричного контакту з малим перехідним опором. При пайку місця з'єднання і припій нагрівають. Так як припой має температуру плавлення значно нижче, ніж сполучаються метали, то він плавиться, в той час як основні метали залишаються твердими. На кордоні дотику розплавленого припою і твердого металу відбуваються складні фізико-хімічні процеси. Припій розтікається по металу і заповнює зазори між деталями. При цьому припій дифундує в основний метал, а основний метал розчиняється в припої, в результаті чого утворюється проміжний прошарок, яка після застигання з'єднує деталі в одне ціле.

Припої прийнято ділити на дві групи: м'які з температурою плавлення Тпл до 400 ° С і тверді з Тпл вище 500 ° С. Крім температури плавлення припої істотно розрізняють і за механічними властивостями. М'які припої мають межу міцності при розтягуванні σр не вище 50 # 151; 70 МПа, а тверді # 151; до 500 МПа.

Тип припою вибирають в залежності від роду спаюється металів або сплавів, необхідної механічної міцності, корозійної стійкості, вартості і (при пайку струмоведучих частин) питомої електричної провідності припою.

Найбільш поширені тверді припої # 151; мідно-цинкові (ПЛАЦ) і срібні (ПСР).

У електровакуумної техніці для вводів, вплавлятися в скло і працюють при порівняно низьких температурах, не потрібні дуже тугоплавкі і дорогі метали (вольфрам, молібден, платина і т. П.); тут використовують особливі види металевих матеріалів. Для цих матеріалів найбільш важливим є ТК l. який при отриманні вакуум-щільного введення повинен відповідати ТК l скла.

К о в а р (марка 29НК), застосовуваний для впая в тверді скла, має наступний приблизний склад: Ni # 151; 29%, З # 151; 18%, Fe # 151; інше; його ρ одно 0,49 мкОм · м, ТК l становить (4 ÷ 5) · 10-6 К-1.

Допоміжними матеріалами для отримання надійної пайки є флюси, які повинні:

1. розчиняти і видаляти оксиди і забруднення з поверхні спаюється металів;
2. захищати в процесі пайки поверхню металу, а також розплавленийприпой від окислення;
3. зменшувати поверхневий натяг розплавленого припою;
4. поліпшувати розтікання припою і смачиваемость їм поверхонь, що з'єднуються.

По дії, чиниться на припаював метал, флюси поділяють на кілька груп.

1. Активні (кислотні) флюси готують на основі активних речовин - соляної кислоти, хлористих і фтористих сполук металів і т. Д. Ці флюси інтенсивно розчиняють оксидні плівки на поверхні металу, завдяки чому забезпечується хороша адгезія і висока механічна міцність спаю. Але залишок флюсу після пайки викликає інтенсивну корозію спаяний і основного металу. Тому застосовують такі флюси тільки в тому випадку, коли можлива ретельна промивка і повне видалення залишків флюсу.

При монтажної пайку радіоапаратури використання активних флюсів неприпустимо.

1. Безкислотні флюси - це каніфоль і флюси, що готуються на її основі з додаванням неактивних речовин (спирту, гліцерину).
2. Активовані флюси виготовляють на основі каніфолі з добавкою активаторів # 151; невеликих кількостей солянокислого або фосфорнокислого аніліну, саліцилової кислоти, солянокислого дпетіламіна і т. п. Висока активність деяких активованих флюсів дозволяє виробляти пайку без попереднього видалення оксидів після знежирення.

4. Антикорозійні флюси виготовляють на основі фосфорної кислоти з додаванням різних органічних сполук і розчинників, а також флюси на основі органічних кислот. Залишки цих флюсів не викликають корозії (наприклад, флюс ВТС).

Неметалеві провідникові матеріали

§ 6.1. електровугільні вироби

Вугільні електроди, призначені для роботи при високих температурах, обпалюють при особливо високій температурі (до 3000 ° С).

Вугільні вироби мають негативний ТКρ.

Щітки служать для утворення ковзного контакту між нерухомою і обертається частинами електричної машини, т. Е. Для підведення (або відведення) струму до колектора або контактних кілець.

Небезпечні і надзвичайні ситуації природного характеру Мета уроку. Сформувати в учнів цілісне уявлення про небезпечні і надзвичайних ситуаціях природного характеру про стихійні лиха і їх можливі наслідки. Досліджувані питання Небезпечні ситуації природного характеру. Надзвичайні ситуації природного характеру.

Захист населення від наслідків ураганів і бур Мета уроку. Сформувати в учнів уявлення про небезпеку ураганів і бур для життєдіяльності людини. Дати інформацію про основні заходи проводяться в країні щодо захисту населення від наслідків ураганів і бур. Наслідки ураганів і бур.

Сформувати в учнів уявлення про небезпеку наслідків смерчу для безпеки життєдіяльності людини. Обговорити рекомендації щодо дій при загрозі і під час смерчу. Рекомендації щодо дій при загрозі і під час смерчу. Показати будова смерчу: вихор тромб ядро ​​воронка.