Свойства и характеристики сплавов пермаллоя

Область применения

Пермаллой применяется при создании сердечников для электромагнитных катушек. Этот элемент электротехнических схем используется в трансформаторах и электроприборах для изменения характеристик электрического тока. В сердечниках из пермаллоя чаще применяются пластины-кольца, изготовленные из этого материала.

Сплав используется в звуковой аппаратуре. Там материал встречается в элементах звукозаписывающих головок. Здесь ключевым эксплуатационным свойством является изменения векторов намагниченности.

Пермаллой находит применение в различных датчиках, к примеру, материал используется в двухосном магнитометре HMC1002.

История первого использования

Подводный «телеграфный кабель» или «телефонный кабель», обмотанный пермаллойной лентой.

Исследование и быстрое развитие первых пермаллоев оправдано в начале XX – го  века , чтобы компенсировать индуктивность из телеграфных кабелей .

При прокладке первых трансатлантических подводных кабелей в 1860-х годах инженеры-новаторы обнаружили, что чрезмерная длина проводов вызывает искажения , снижая максимальную скорость сигнала до эквивалента 10–12 слов в минуту. Адекватные условия для обеспечения передачи сигнала без искажений через кабели были теоретически и математически сформулированы в 1885 году физиком Оливером Хевисайдом . Но только в 1902 году датский инженер Карл Эмиль Краруп  (in) предложил обматывать длинные кабели проволокой для компенсации и значительного увеличения индуктивности и изготовить нагрузочную катушку для уменьшения искажений электрического сигнала. К сожалению, железный материал не имел достаточной проницаемости, чтобы компенсировать кабель трансатлантической длины (более 3000  км ).

Исследования в этой области продолжаются и приводят к открытию, уже описанному Густавом Эльменом, пермаллоя, который имеет большую магнитную проницаемость, чем мягкое железо или кремнистая сталь. Позже, в 1923 году, исследователь обнаружил, что это свойство может быть увеличено за счет нагрева. Сообщается, что обмотка из пермаллоя позволяет увеличить скорость телеграфного сигнала в 4 раза.

Эта техника компенсации пришла в упадок в тридцатые годы , кабельные слои обеспечивали все меньше и меньше выходов для сплавов пермаллоя, и экономический кризис Великой депрессии вынудил ее, но во время Второй мировой войны электронная промышленность уже взяла верх.

Производство пермаллоя

Процесс производства пермаллоя технически сложен, Чаще всего он поставляется в виде ленты малой толщины. Также выпускаются пруты, листы и порошок из пермаллоя. Сам процесс является сложной процедурой, требующей сложного промышленного оборудования и высокой точности изготовления.

Во время производства пермаллой обязательно проходит термическую обработку, в противном случае магнитная проницаемость будет крайне низкой. Во время термического процесса металл нагревается до температуры 1300 ºC, после чего идет постепенное остывание на 400 ºC.

Прокатка выполняется на мощных прокатных станах, где сырье принимает форму готовой продукции. После этого полученная продукция обжигается и проходит испытания и контроль качества. Данный металл используется в современном высокоточном оборудовании, поэтому брак и различные отклонения от государственных стандартов не допустимы.

Электрические и магнитные свойства[ | код]

Для типичного соотношения никеля и железа в сплаве 81 % и 19 % соответственно, пермаллой обладает гранецентрированной кубической решёткой (ГЦК) кубической магнитной анизотропией, коэффициенты которой близки к нулю. В тонких плёнках поле анизотропии, определяемое как поле, необходимое для поворота намагниченности в направлении тяжелой оси не превышает 10 Э. В некоторых случаях одноосную анизотропию создают легированием пермалоя кобальтом (например, Ni65Fe15Co20). Одноосную анизотропию в плёнках можно также получить электроосаждением в магнитном поле 0,5 кЭ (40 кА/м). Отдельное подавление магнитной анизотропии (но не магнитострикции) возможно в аморфных формах пермаллоев с использованием бора (например, Ni40Fe40B20).

Отличительной особенностью Ni81Fe19 является также близкий к нулю коэффициент магнитострикции. Намагниченность насыщения пермаллоя составляет величину порядка 104 Гс (1 Тл).

Удельное электрическое сопротивление пермаллоя составляет 2⋅10−5 Ом·см, а магнеторезистивный коэффициент лежит в пределах от 2 % до 4 % (2 % для полей порядка 3,75 Э, или 300 А/м). В частности, проводимость электронов с основным направлением спинов превышает проводимость для неосновного направления в шесть раз.

Зависимость точки Кюри и намагниченности насыщения от доли никеля в пермаллое

Состав

Пермаллой относится к прецизионным сплавам, что означает строгое нормирование химического состава и его физико-механических характеристик. Состав этой группы материалов зафиксирован в ГОСТ 10994-74, там же указаны правила маркировки. Марка состоит из литерных обозначений легирующих компонентов и стоящих перед ними чисел, отражающих их массовую долю в сплаве.

Соответствие между буквами и химическими элементами следующее:

  • Г – марганец;
  • Х – хром;
  • Н – никель;
  • Д – медь;
  • А – азот;
  • Ф – ванадий;
  • Б – ниобий;
  • В – вольфрам;
  • Е – селен;
  • К – кобальт;
  • Л – бериллий;
  • М – молибден;
  • Р – бор;
  • Т – титан;
  • Ю – алюминий;
  • Ц – цирконий;
  • П – фосфор;
  • Ч – редкоземельные металлы.

Основным рабочим составом пермаллоя служит марка 79HM, у неё наибольшая магнитная проницаемость. В сплаве высокое содержание никеля и молибден в качестве легирующего компонента, который делает пермаллой более технологичным. Упрощается производственный процесс, материал становится более устойчив к механическим воздействиям, вырастает удельное электросопротивление, улучшается магнитная проницаемость соединения. У добавки молибдена есть отрицательный эффект – уменьшение индукции насыщения. Похожими особенностями в качестве улучшающего компонента обладает хром.

Марганец и кремний добавляют для увеличения удельного сопротивления. В сплавах с большой долей никеля для повышения электросопротивления и снижения темпа охлаждения в качестве легирующих добавок применяют хром, кремний, медь, ну и молибден, про который уже говорилось ранее.

Свойство ферромагнетиков

С точки зрения физики наиболее интересным материалом является ферромагнетик. Существует устройство, представляющее собой кольцо из него. На прибор равномерно в один слой намотан провод, через который протекает электрический ток. В этом торе возникает электрическое поле, совпадающее по величине с вектором МП. В результате сердечник окажется намагниченным.

Если по оси ординат отложить магнитную индукцию тела, а по оси — абсцисс тока, то можно обнаружить следующие особенности:

  • в начальный момент времени график будет возрастать примерно под углом 30 градусов;
  • после достижения определённой величины (1 Тл) произойдёт резкое выравнивание графика относительно B0.

Из этого можно сделать вывод, что ферромагнетик примерно в тысячу раз увеличивает магнитное поле. Выходит, что магнитная проницаемость зависит от намагничивающего поля. Если провести перпендикуляры с точки перехода графика на координатные прямые и нарисовать из неё диагональ к нулевой точке, то тангенс угла к B0 будет равняться проницаемости: μ = tg j. Оказывается, что при больших намагничивающих полях МП перестаёт расти, то есть существует магнитное насыщение.

Если взять феррит и намагнитить его, а поле размагнитить путём уменьшения поля, то линия размагничивания будет другой. При исчезновении внешнего поля ферромагнетик останется намагниченным.

На петеле можно выделить две точки:

  • Bo — остаточная магнитная индукция, возникающая после снятия электрического поля;
  • Bc — коэрцитивная сила, индукция противоположно направленного поля.

Ферромагнетики, которые обладают широким гистерезисом, называются жёсткими. К ним относится закалённая сталь, сплавы альнико и магнико, неодим. Но бывают и ферромагнетики, которые довольно легко перемагнитить. Их петля гистерезиса имеет узкий вид. Используют такие материалы в электродвигателях, трансформаторах. Их называют мягкими. Примеры — отожжённая сталь, пермаллой.

О свойствах железа

Чистое железо — серебристо-серого цвета, обладает пластичностью и ковкостью. Самородные слитки, встречающиеся в природе, имеют ярко выраженный металлический блеск и значительную твердость. На высоте и электропроводность материала, он с помощью свободных электронов легко передает ток. Металл обладает средней тугоплавкостью, размягчается при температуре +1539 градусов по Цельсию и теряет ферромагнитные свойства. Это химически активный элемент. При нормальной температуре легко вступает в реакцию, а при нагревании эти свойства усиливаются. На воздухе покрывается пленкой оксида, которая мешает продолжению реакции. При попадании во влажную среду появляется ржавчина, которая уже не препятствует коррозии. Но, несмотря на это, железо и его сплавы находят широкое применение.

Параметры никеля

Цвет материала серебристо-белый, температура плавления составляет 1453 градуса. Сплавы никеля отличаются пластичностью, хорошо обрабатываются под давлением. Материал испаряется при температуре 2732 градуса. Химические свойства позволяют формировать соединения с различным уровнем окисления. В нормальных условиях на материале появляется тонкий оксидный слой. Никель и изготовленные из него сплавы устойчивы к ржавчине, легко поддаются воздействию азотной кислоты, не взаимодействуют с другими концентрированными жидкостями.

Химическая реакция возможна с такими веществами:

  • Инертные газы.
  • Калий.
  • Цезий.
  • Стронций.
  • Иридий.

Углеродные добавки позволяют получить карбонил, из которого создают максимально чистые материалы. При взаимодействии с кислородом порошок никеля взрывается.

Литература[ | код]

  • Mallinson John C. Magneto-resistive heads: fundamentals and applications. — Academic Press, 1996. — Vol. 1. — 133 p. — (Electromagnetism Series). — ISBN 9780124666306.
  • Ziese Michael, Thornton Martin J. Spin electronics. — Springer, 2001. — Vol. 569. — 493 p. — (Lecture notes in physics). — ISBN 9783540418047.
  • Tetsuya Ōsaka, Madhav Datta, Yosi Shacham-Diamand. Electrochemical Nanotechnologies. — Springer, 2009. — P. 479. — ISBN 9781441914231.
  • Wijn H. P. J. Magnetic properties of metals: d-elements, alloys, and compounds. — Springer, 1991. — 190 p. — (Data in science and technology). — ISBN 9783540534853.

Химический состав

Стеллиты включают в качестве основных компонентов W, Ni, Mo, Co либо Cr. Доля данных элементов определяется типом сплава. Общей особенностью всех видов является отсутствие железа либо низкое содержание (до 20%) и присутствие углерода. Последний применяется по тому же принципу, что и в высококачественной стали: за счет формирования кристаллической решетки карбидов он обеспечивает твердость сплава. Таким образом, путем варьирования количества углерода меняют свойства материала. Прочие параметры (твердость, магнитные свойства, износостойкость и т. д.) также определяются составом.

Основные элементы представлены Co (47 – 62 либо 30 – 55%), Cr (27 – 33 либо 20 – 35 %), W (4 – 17 либо 9 – 15%), Fe (менее 5%) C (1 – 2,5 либо 1,3 – 2%).

Состав стеллитовых прутков регламентирован ГОСТ 21449-75.

  • ПР-ВЗК на кобальтовой основе (59,19%) включают 28–32% (28,5%) Cr, 4–5% (4,67%) W, 2–2,7% (2,43%) Si, 2% Fe, 1–1,3% (1,46%) C, 0,5–2% Ni 0,07% S, 0,03% P.
  • ПР-ВЗК-Р на той же основе включает то же количество Cr, 7–11% W, 3% Fe, 1,6–2% C, 1,2–1,5% Si, 0,1–2% Ni, 0,3–0,6% Mn, 0,02–0,3% Sb, 0,07% S, 0,02% P.
  • В ВК2 входит 47–53% Co, 27–33% Cr, 13–17% W, 2–3% Ni, 1–2% Si, 1–1,5% Mn, 1,8–2,5% С, 2% Fe.
  • Состав ВК3 представлен 58–62% Co, 28–32% Cr, 4–5% W, 2–3% Ni, 2,5–2,8% Si, 2% Fe, 1–1,5% C.
  • КВ5Х30 включает 58–62% Co, 28–32% Cr, 4,5–5% W, 2–4% Fe, 1–1,5% C, 1–2% Si и столько же Ni. Еще 1,5% составляют примеси.
  • Cтеллит 6 включает Cr (28% массы), W (4,5%), C (1,2%), а также Co и Fe, Mo, Ni, Si, Mn.
  • Тип 1 отличается значительной долей первичных карбидов. В него входит 30% Cr, 13% W, 2,5% C, а также Ni, Fe, Mo, Si, Mn.
  • Тип 12 на Co основе характеризуется большими долей W и содержанием карбидов. Его состав представлен 29% Cr, 8,5% W, 1,8% C и теми же дополнительными компонентами.
  • Тип 21 на той же основе включает легированную матрицу, представленную преимущественно Cr и Mn, помимо Co. Распределение и особенности карбидов определяются историей обработки, а, следовательно, и свойства. В любом случае их доля низка. Состав данного типа сплава представлен 27% Cr, 2,5% Ni, 5,5% Mo, 1,5% Fe, а также C, Si, B, Mn.
  • ПР-С27 Сормайт на основе Ni и Fe включает 25–28% (25–31% либо 13–17,5% по другим данным) Cr, 3,3–4,5% (2,5–3,3% либо 1,5–2%) C, 3% Fe, 1,5–2% (3–5% либо 1,3–2,2%) Ni, 1–2% (2,8–4,2% либо 1,5–2,2%) Si, 1–1,5% Mn, 0,2–0,4% (отсутствует) W, 0,08–0,12% Mo, 0,07% S, 0,02% P.

Стеллен имеет кобальтовую основу и включает 20–33% Cr, 4–19% W, 0,1–2,45% C, а также Ni, Fe, Si, Mn, Mo. В цельзит входит 41% Co, 26% Cr, 25% W, 4–6% Fe, 2–8% C. Смена отличается заменой Co на Ni. Его состав представлен 48% Ni, 30% Cr, 20% W, 2% C.

Следует отметить, что существует множество прочих аналогичных сплавов, где кобальт заменен никелем.

Производство металла

Нужно начать с того, что пермаллой весьма непрост в изготовлении, стоимость на изделия из этого металла ставится, в основном, за килограмм или тонну. Чем тоньше прокатные листы, и чем очень сложной отделке подвергся металл, тем выше окончательная цена. Ленты из ходовых сплавов 50Н и 79НМ стоят приблизительно 2500–3000 руб. за кг. Кроме этого пермаллой продают в виде прутов, листов и порошка.

Свойства пермаллоя значительно зависят от качества термообработки металла и наличия в составе примесей. Сначала высоконикелевые сплавы получались в 2 этапа. В первую очередь шло нагревание сплава до температуры 900?, дальше он выдерживался в подобном состоянии 1 час, а потом шло постепенное охлаждение на 100? в час. Второй этап процесса производства начинался с повторного нагревания, в этот раз до температуры 600 ?C. После шла воздушная закалка металла на медной плите. Исследования пермаллоя обнаружили наличие зависимости между магнитными качествами и скоростью нагрева и охлаждения сплава. С увеличением темпов остывания металла его характеристики уменьшаются.

После стало известно, что для традиционного пермаллоя с содержанием никеля 79% двойная термообработка вполне может быть заменена одинарной. При подобном методе нагревание происходит в камерах заполненных чистым сухим водородом до температуры 1300° с дальнейшим длительным отпуском до 400-500. Термообработка сплавов с небольшим содержанием никеля легче, по этому они стоят намного дешевле. Необходимо выделить, что без термообработки магнитная проницаемость у пермаллоев хуже, чем у чистого железа.

После проката пластины из металла и ленты подвержены ещё одному этапу обработки – отжигу. Готовый продукт не обязан иметь тёмных пятен, окислов и многоцветных участков. Повреждения механического типа должны отсутствовать.

После отжига пермаллоивые пластины отправляются на магнитные проверки, где их свойства контролируются на соответствие существующим нормам.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Результаты экспериментов

Результаты проведенных экспериментов, представлены в таблицах 3, 4. В таблице 3 представлены результаты термообработки образцов, имеющие разные значения начальной магнитной проницаемости до отжига. Термообработка таких образцов производилась в соответствии с температурным режимом, указанным в табл. 1.

Таблица 3

№ образца

Толщина ленты, мкм

Магнитная проницаемость без термообработки

Магнитная проницаемость после отжига

100

170

12300

100

2100

38850

100

540

11550

100

630

25200

100

630

21000

100

210

16080

100

580

20700

100

840

22000

100

620

16500

Данные, представленные в таблице, показывают значительное влияние термообработки на значение начальной магнитной проницаемости сплава 81НМА.

Установлено явное влияние отжига на магнитную проницаемость образцов. Увеличение значения магнитной проницаемости составляло от 18.5 раз (образец №2 с максимальным значением начальной магнитной проницаемости), до 76.5 раз (образец №6). В среднем, магнитная проницаемость образцов под влиянием отжига увеличивалась в 30-40 раз.

В таблице 4 представлены результаты термообработки образцов, отобранных по одинаковой величине начальной магнитной проницаемости до отжига.

Каждый образец подвергался температурной обработке в соответствии с режимами, указанными в табл. 2. Номер образца соответствовал номеру режиму.

Таблица 4

№ образца

Толщина ленты, мкм

Магнитная проницаемость без термообработки

Магнитная проницаемость при температуре отжига 870 С0

100

420

15000

100

420

18900

100

420

21300

100

420

37800

100

420

36580

100

420

31200

100

420

20700

100

420

20800

100

420

12500

В результате проведенных экспериментов установлено, что наивысшее значение магнитной проницаемости можно достичь с использованием температурного режима № 4. Значение магнитной проницаемости при этом составило 36580 и увеличилось в 90 раз. При этом, охлаждение в соответствии с температурным режимом 9 позволило достичь увеличения магнитной проницаемости лишь в 30 раз. Результаты увеличения магнитной проницаемости в зависимости от степени температурной обработки представлены на рис. 2.

Рис. 2. Сравнение магнитной проницаемости образцов, отожжённых по различным температурным методикам

Типы сплавов Мю-металлов и пермаллоев

Стандарт

Состав

Индукция насыщения, Гаусс

Проницаемость

ASTM A753 Alloy 4

Никель 80%, Молибден 4,2-5,2%, Железо

8000

> 350000

ASTM A753 Alloy 3

Никель 78%, Молибден 4,2-5,2%, Медь 5,2%

7500

300000

ASTM A753 Alloy 2

Никель 50%, Железо 50%

12500

150000

Cryoperm

Никель 80%, Молибден 4,2-5,2%

8000

> 350000

Silicon Iron

Кремний 2-4%, Железо

21000

60000

Состав – пермаллой

Состав пермаллоев техническими условиями точно не оговаривается, марка указывает лишь примерный состав сплава, но магнитная характеристика должна быть обеспечена.  

Влияние химического состава железо-никелевых порошков на электромагнитные свойства.  

Состав пермаллоя, широко приме-няемого в качестве низкочастотного магнитомягкого материала, характеризуется различным соотношением металлов. Кроме того, эти порошки, обладая более высокой магнитной проницаемостью по сравнению с первичным карбонильным железом, имеют также и большие потери, что объясняется главным образом неоднородностью и значительными размерами частиц порошка.  

Состав пермаллоев техническими условиями точно не оговаривается, марка указывает лишь примерный состав сплава, но магнитная характеристика должна быть обеспечена.  

При введении в состав пермаллоя меди до 5 % или хрома до 3 % удается значительно повысить его электрическое сопротивление. Пермаллой в слабых полях обладает проницаемостью в 15 – 20 раз выше, чем обычная электротехническая сталь.  

Зависимости магнитной индукции.  

Для придания сплавам необходимых свойств в состав пермаллоев вводятся добавки.  

Зависимости магнитной индукции от напряженности магнитного поля для электротехнической стали.  

Для придания сплавам необходимых свойств в состав пермаллоев вводятся добавки. Молибден и хром повышают удельное сопротивление и начальную магнитную проницаемость пермаллоев и уменьшают чувствительность к деформациям. К сожалению, одновременно с этим снижается индукция насыщения.  

Большое значение для современной электротехники имеет никелевая сталь, называемая пермаллоем, которая при определенном проценте содержания в ней никеля приобретает высокую магнитную проницаемость. В состав пермаллоя входит до 78 5 % никеля. Различные типы пермаллоя могут содержать небольшой процент меди, хрома, молибдена, марганца, и других примесей. Высокую магнитную проницаемость гшрмаллой приобретает после специальной термической обработки в пламени водорода.  

Пермаллой содержит до 79 % никеля. Пермаллой в слабых полях обладает проницаемостью в 15 – 20 раз выше, чем сталь. Для увеличения сопротивления в состав пермаллоя вводят хром или медь. У сплавов типа пермаллоя магнитная проницаемость резко уменьшается при возрастании частоты. Удельные потери листового пермаллоя относительно малы и составляют десятые доли вт / кг при частоте 50 гц и амплитуде магнитной индукции 10000 гс.  

В реальных пленках наблюдают локальные изменения направления оси Л, вызванные дисперсией анизотропии ба, возникающей вследствие магнитострикционной, кристаллографической анизотропии и анизотропии формы. Для ее компенсации определен состав пермаллоя ( Ni – 81 %, Fe-19 %), характеризующийся нулевой магнитострикцией. Кристаллографическая анизотропия обусловлена стремлением спинов электронов устанавливаться в направлении кристаллографических осей, энергия намагничивания вдоль которых минимальна. При 72 % Ni и 28 % Fe она близка к нулю. На практике с целью минимизации магнитострикциокной и кристаллографической анизотропии применяют сплавы, содержащие 80 % Ni. Анизотропия формы связана с неоднородностью размагничивающего поля, действующего в плоскости пленки и зависящего от геометрических размеров дискретных элементов. Установлено, что ее влияние на положение оси Л будет минимальным, если пленки имеют большие размеры в направлении легкого намагничивания.  

При электрохимическом осаждении, изменяя плотность тока, получают размеры зерен золота в пределах от 100 до 800 А. Это позволяет изготовить ЦМП с повышенной анизотропией и создать ЗЭ с неразрушающим считыванием информации. В пределах толщины от 0 до 400 А подслой уменьшает их значения, не влияя на состав пермаллоя. Малая проводимость подслоя уменьшает влияние вихревых токов на характеристики матриц на подложках высокой проводимости.  

Изделия

Рассмотренные сплавы также ориентированы на различные методы производства.

  • Стеллит 6 подходит для наплавки и плакирования. Возможна токарная обработка стеллита 6 с применением карбидных режущих инструментов.
  • Тип 1 используют тем же образом. Возможна обработка исключительно путем шлифования.
  • Тип 12 ориентирован на отливку и подходит для наплавки.
  • ПР-C27 представлен в виде прутков и порошка. Оба варианта применяют для наплавки.
  • ПР-ВЗК и ПР-ВЗК-Р также ориентированы на наплавку и представлены в виде прутков.

Степень изменения определяется толщиной наплавленного слоя. Например, через 2 мм сокращается содержание углерода для ВЗК с 1,46 до 1,02% и кобальта с 59,19 до 55,08%. Твердость снижена на 3–4 по Роквеллу.

Детали из стеллена характеризуются высококачественной гладкой поверхностью без дефектов, что повышает устойчивость к истиранию и износу. Так, в сравнении со стеллитовыми изделиями стелленовые имеют на 40% лучшую износостойкость.

Свойства

Чтобы понять где можно применять готовый материал, нужно учитывать его характеристики. Они полностью зависят от состава и способов обработки сплава Zamak.

Физические свойства

Зная физические свойства материала, можно выбрать сферы применения для сплава. К ним относятся:

  1. Плотность — 6700 кг/м3.
  2. Максимальная температура плавления — 387 градусов по Цельсию.
  3. Температура кипения — 710 градусов.

Сплав обладает хорошей теплопроводностью.

Механические свойства

Если говорить о прочности материалов ЦАМ, их можно сравнить со сталью 20. Выдерживают длительное напряжение разрыва при 245 МПа. Деформация структуры сплава происходит при 12 МПа. По шкале Бринелля можно установить диапазон прочности ЦАМ. Он начинается от 95 и доходит до 100 единиц.

Пластичность сплава изменяется в зависимости от количества легирующих добавок в его составе. Он может растягиваться на 0.1% от общего размера.

Химические свойства

Химические свойства также зависят от состава ЦАМ. Например, при минимальном содержании меди он обладает высокой устойчивостью к коррозии. Чтобы увеличить этот показатель, на поверхность материала наносится гальваническое покрытие. Вступает в реакцию с кислотами и щелочами.

Химические свойства

Технологические свойства

Говоря о технологических свойствах сплавов ЦАМ, их можно разделить на несколько групп:

  1. Деформируемые составы. Отличительные особенности представителей этой группы — высокий показатель пластичности. Их легко обрабатывать оборудованием под давлением. Хорошо разрезаются и сверлятся.
  2. Литейные смеси. По названию можно понять, что представители этой группы имеют высокие литейные свойства. Показатели жидкотекучести и усадки позволяют изготавливать из них отливки сложной формы с тонкими стенками.
  3. Антифрикционные сплавы. Металлы с низким коэффициентом трения.

Применение

Пермаллой является сложным в производстве дорогостоящим металлом. Поэтому его стараются использовать там, где без него нельзя обойтись. Однако не смотря на это, он широко распространен в электротехнике и прочих отраслях промышленности.

Изначально применялся для уменьшения искажений в телекоммуникационных проводах. В настоящее время невозможно себе представить изготовление сердечников трансформаторов и катушек индуктивности без применения пермаллоя. Здесь необходим материал, который способен накапливать энергию в магнитном поле, сложно найти другой металл, который позволит сделать это также эффективно.

Пермаллой способен получать максимальную индукцию даже при слабом магнитном поле. Это позволяет изготавливать из него компоненты датчиков для определения магнитного поля и различных измерительных приборов.

В современных импульсных трансформаторах применяют пермаллой с максимальным удельным сопротивлением. Благодаря этому такие устройства при небольшом размере способны преобразовывать различные характеристики напряжения.

Также пермаллой широко востребован для изготовления звуковой и высокочастотной аппаратуры. В любом усилителе, головках динамиков и звукозаписывающем оборудовании вы найдете данный сплав. Он также является материалом для производства защитных корпусов элементов, чувствительных к магнитному воздействию.

В медицине пермаллой применяют для экранирования комнат для МРТ и прочих магнитных процедур. Также незаменим для мощных электрических микроскопов.

Порошок пермаллоев применяют для покрытия различных поверхностей, чтобы придать им необходимые свойства. Часто его используют для напыления толстого слоя на металлическую основу, что позволяет получить деталь по свойствам схожую с изготовленной из пермаллоев, но стоящую дешевле.

Экранирование кабелей

Защита от магнитного поля необходима при прокладке кабелей. Электрические токи, наводящиеся в них, могут быть вызваны включением бытовой техники в помещении (кондиционеры, люминесцентные светильники, телефоны), а также лифтов в шахтах. Особенно большое влияние эти факторы оказывают на цифровые системы связи, работающие по протоколам с широкой полосой частот. Это связано с малой разницей между мощностью полезного сигнала и помехами в верхней зоне спектра. Кроме этого, электромагнитная энергия, которую излучают кабельные системы, неблагоприятно воздействует на здоровье персонала, работающего в помещении.

Между парами проводов возникают перекрестные наводки, обусловленные присутствием емкостной и индуктивной связи между ними. Электромагнитная энергия кабелей также отражается из-за неоднородностей их волнового сопротивления и ослабляется в виде тепловых потерь. В результате затухания мощность сигнала в конце протяженных линий падает в сотни раз.

В настоящее время в электротехнической промышленности практикуется 3 метода экранирования кабельных трасс:

  • Применение цельнометаллических коробов (из стали или алюминия) или установка металлических вставок в пластиковые. При росте частоты поля экранирующая способность алюминия снижается. Недостатком также является дороговизна коробов. Для длинных кабельных трасс существует проблема обеспечения электрического контакта отдельных элементов и их заземления для обеспечения нулевого потенциала короба.
  • Использование экранированных кабелей. Этот метод обеспечивает максимальную защиту, так как оболочка окружает непосредственно сам кабель.
  • Вакуумное напыление металла на ПВХ-канал. Такой способ малоэффективен на частотах до 200 МГц. «Гашение» магнитного поля меньше в десятки раз по сравнению с укладкой кабеля в металлические короба из-за высокого удельного сопротивления.
Поделитесь в социальных сетях:FacebookXВКонтакте
Напишите комментарий