Магнитомягкие композиционные материалы на основе железа | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №5 (28) май 2011 г.

Статья просмотрена: 452 раза

Библиографическое описание:

Кривощеков В. О. Магнитомягкие композиционные материалы на основе железа // Молодой ученый. — 2011. — №5. Т.1. — С. 67-70. — URL https://moluch.ru/archive/28/3053/ (дата обращения: 17.10.2018).

В последнее время в различных устройствах, работающих в переменных магнитных полях, широко используются сердечники из композиционных порошковых материалов, обладающих необходимыми магнитными характеристиками. При этом они имеют сравнительно небольшие потери на вихревые токи и высокое удельное электрическое сопротивление. Требуемые характеристики достигаются за счет легирования магнитомягких материалов на основе железа фосфором или кремнием с введением специальных диэлектрических прослоек из органических и неорганических добавок. Это делает их конкурентоспособными с традиционно применяемыми шихтованными сердечниками из электротехнической стали. Использование методов порошковой металлургии при формовании изделий сложной формы, кроме этого, позволяет получать изотропные материалы, изменяющих характер намагниченности, а также направление и распределение магнитного потока.

Анализ литературных данных показывает, что разрабатываемые материалы подвергаются термообработке при температурах ниже 800 °С. Это, видимо, связано с деструкцией материала прослоек из термореактивных неорганических материалов. Для повышения магнитной проницаемости металлического матрицы рекристализационный отжиг лучше проводить при более высоких температура с использованием диэлектриков, устойчивых к высокой температуре. Большинство авторов используют в качестве таких материалов стеклосодержащие составы, эмали и т д. Такие материалы при высоких температурах находятся в жидком состоянии, что способствует появлению характерных для данных фаз свойств. Возникающие капиллярные силы могут обеспечивать перемещение микрообъемов жидкости, подобно процессам пропитки, в межчастичные пустоты.

Изучению явлений, происходящих при формировании таких магнитомягких композиционных материалов и закономерностей изменения их свойств уделяется недостаточно внимания.

Целью данной работы является разработка композиционного магнитомягкого материала с высокими физико-механическими характеристиками для работы в переменных полях низкой частоты, изучение закономерностей его структурообразования и возможностью управления структурой при его конструировании.

С целью установления влияния технологических параметров на магнитные свойства проведены эксперименты по получению композиционных материалов из железных порошков различных марок с прослойками на основе фенольных смол органического происхождения и разных типов эмалей. Показано влияние режимов оксидирования на основные магнитные характеристики.

В первом эксперименте использовали железные порошки марок ПЖР3.200.28 и АВС100.30. Были спрессованы цилиндрические образцы диаметром 11,4 мм при давлении прессования 300 МПа, пористость образцов составляет порядка 20%. Данные порошки выдерживали в окислительной среде при 300, 400, 500 и 600 °С, в муфельной печи в течении 10 и 60 мин.

Анализ результатов показал, что при увеличении времени выдержки спрессованных образцов в окислительной среде в интервале температур от 300 - 600°С удельное сопротивление уменьшается, а максимальная магнитная проницаемость возрастает. Это обусловлено с одной стороны созданием дополнительных металлических связей, а с другой стороны – образованием устойчивых диэлектрических прослоек. На рисунке 1 представлены микроструктуры данных образцов.

а) б)

в) г)

Рис. 1. Микроструктуры образцов после окисления: а) АВС Т=300°С, б) ПЖР Т=300°С, в) АВС Т=600°С, г) ПЖР Т=600°С.

Во втором эксперименте использовались железные порошки марок ПЖР3.200.28 и АВС100.30 с добавлением 1% стеклоэмали с размером частиц менее 160 мкм и 0,8% стеарата цинка. Шихты готовили смешиванием в центробежной планетарной мельнице при S=1:10 и V=100 об/мин в течении 1ч. для достижения равномерного распределения компонентов, обволакивания и активации железных частиц слоем диэлектрического материала (табл.1). Затем прессовались кольцевые образцы (Dнар.=45мм, Dвнут.=35мм) при давлении прессования 500 МПа. Далее часть образцов подвергли термообработке при Т=750°С. На образцы после термообработки и после холодного прессования намотали намагничивающую и измерительную обмотки и замерили магнитные характеристики. Построены зависимости магнитной проницаемости В от напряженности магнитного поля H (рис.2) и магнитной восприимчивости µ от напряженности магнитного поля H (рис.3).

Таблица 1

Составы исследуемых шихт

Cостав 1

ПЖР+0,8% Zn-st.

Cостав 2

АВС+0,8%Zn-st.

Состав 3

ПЖР+Д1+0,8% Zn-st.

Состав 4

АВС+Д1+0,8%Zn-st.

Также были сделаны микрошлифы соответствующих образцов (рис.4).













Рис.2 Зависимость магнитной проницаемости В от напряженности магнитного поля Н.














Рис.3 Зависимость магнитной восприимчивости µ от напряженности магнитного поля Н.

а) б) в)


г) д) е)

Рис.4. Микроструктуры кольцевых образцов: а), б), в)- Состав 3, г), д), е)- Состав 4.

Таким образом, установлено,

  1. Введение в состав шихт на основе порошков железа марок ПЖР3.200.28 и АВС100.30 1% стеклоэмали, предварительно обработанной в центробежной планетарной мельнице, приводит к росту электрического сопротивления и уменьшению потерь на вихревые токи.

  2. По результатам микроструктурного анализа выявлены частицы диэлектрика с размером 100-160 мкм (рис.4а,4д,4е). Для более качественного распределения диэлектрического материала и получаемых прослоек необходимо уменьшить их гранулометрический состав в исходном состоянии перед обработкой в планетарной центробежной мельнице.

  3. Введение стеклосодержащих добавок препятствует образованию оксидных пленок в порах при термообработке в окислительной среде (рис.4).

Основные термины (генерируются автоматически): магнитное поле, Состав, окислительная среда, материал, давление прессования, магнитная проницаемость В, магнитная восприимчивость, железный порошок марок, диэлектрический материал, центробежная планетарная мельница.


Похожие статьи

Магнитно-импульсная обработка как перспективный метод...

Между повышением износостойкости металлорежущего инструмента и магнитной проницаемостью существует прямая зависимость. Магнитно-импульсное поле, взаимодействуя с материалом металлорежущего инструмента...

Дифференциальный датчик магнитного поля на основе...

В магнитном поле в магнитострикционной компоненте возникают механические напряжения, которые передаются в

где — безразмерный параметр, — квадрат коэффициента электромеханической связи, — диэлектрическая проницаемость пьезоэлектрика.

Получение атмосферостойкого полимерного материала...

Однако, магнитные материалы, которые сейчас используются, обладают низкими магнитными свойствами, что приводит к потере информации и разрушению аппаратуры от электрических разрядов, магнитных полей, телефонных разговоров.

Энергетическая установка на постоянных магнитах

Принцип работы МТД следующий (Рис. 3): ферромагнитное рабочее тело 2, находящееся при температуре ниже точки Кюри Тс, по мере ввода в магнитное поле спонтанно намагничивается и на него начинает действовать сила магнитного притяжения F1 (рис. 3. а)...

Трансформатор тока в магнитном поле | Статья в журнале...

Работа ТТ в магнитном поле. При воздействии на ТТ внешнего постоянного магнитного поля магнитопровод насыщается, уменьшается его магнитная проницаемость.

То есть магнитный материал насыщается, и его магнитная проницаемость значительно уменьшается.

Изучение воздействия слабых магнитных полей на структуру...

Материалы и методы исследования. В качестве сырьевого материала использовали порошок диоксида титана ТУ 6–09–3811–79 марки «особо чистый (осч)».

Прессование выполнялось при одноосном нагружении, полусухое. Давление прессования 200 МПа.

Магнитооптические и фотомагнитные свойства бората железа

Среди магнитных фазовых переходов типа порядок — порядок принято выделять отдельно переходы магнитоупорядоченной среды из

выполнено в [1]. Следуя этой работе, запишем тензор диэлектрической проницаемости i j слабоферромагнитного кристалла в виде...

Моделирование теплового состояния элементов конструкции...

Материал конструкции: сталь марки 12Х18Н10Т — корпус и магнитопровод, Медь — катод и катушки.

Данная методика может быть полезна в моделировании МРС на электромагнитах, при различных конфигурациях магнитных полей.

Оценка уровня магнитного поля трансформатора

Автоматизация моделирования продольного распределения магнитного поля полигармонических магнитных периодических фокусирующих систем в среде Mathcad. Влияние внешних воздействий на распределение магнитного поля МПФС.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Магнитно-импульсная обработка как перспективный метод...

Между повышением износостойкости металлорежущего инструмента и магнитной проницаемостью существует прямая зависимость. Магнитно-импульсное поле, взаимодействуя с материалом металлорежущего инструмента...

Дифференциальный датчик магнитного поля на основе...

В магнитном поле в магнитострикционной компоненте возникают механические напряжения, которые передаются в

где — безразмерный параметр, — квадрат коэффициента электромеханической связи, — диэлектрическая проницаемость пьезоэлектрика.

Получение атмосферостойкого полимерного материала...

Однако, магнитные материалы, которые сейчас используются, обладают низкими магнитными свойствами, что приводит к потере информации и разрушению аппаратуры от электрических разрядов, магнитных полей, телефонных разговоров.

Энергетическая установка на постоянных магнитах

Принцип работы МТД следующий (Рис. 3): ферромагнитное рабочее тело 2, находящееся при температуре ниже точки Кюри Тс, по мере ввода в магнитное поле спонтанно намагничивается и на него начинает действовать сила магнитного притяжения F1 (рис. 3. а)...

Трансформатор тока в магнитном поле | Статья в журнале...

Работа ТТ в магнитном поле. При воздействии на ТТ внешнего постоянного магнитного поля магнитопровод насыщается, уменьшается его магнитная проницаемость.

То есть магнитный материал насыщается, и его магнитная проницаемость значительно уменьшается.

Изучение воздействия слабых магнитных полей на структуру...

Материалы и методы исследования. В качестве сырьевого материала использовали порошок диоксида титана ТУ 6–09–3811–79 марки «особо чистый (осч)».

Прессование выполнялось при одноосном нагружении, полусухое. Давление прессования 200 МПа.

Магнитооптические и фотомагнитные свойства бората железа

Среди магнитных фазовых переходов типа порядок — порядок принято выделять отдельно переходы магнитоупорядоченной среды из

выполнено в [1]. Следуя этой работе, запишем тензор диэлектрической проницаемости i j слабоферромагнитного кристалла в виде...

Моделирование теплового состояния элементов конструкции...

Материал конструкции: сталь марки 12Х18Н10Т — корпус и магнитопровод, Медь — катод и катушки.

Данная методика может быть полезна в моделировании МРС на электромагнитах, при различных конфигурациях магнитных полей.

Оценка уровня магнитного поля трансформатора

Автоматизация моделирования продольного распределения магнитного поля полигармонических магнитных периодических фокусирующих систем в среде Mathcad. Влияние внешних воздействий на распределение магнитного поля МПФС.

Задать вопрос