МАГНИТОМЯ́ГКИЕ МАТЕРИА́ЛЫ

МАГНИТОМЯ́ГКИЕ МАТЕРИА́ЛЫ, маг­нит­ные ма­те­риа­лы, спо­соб­ные на­маг­ни­чи­вать­ся в сла­бых маг­нит­ных по­лях (на­пря­жён­но­стью ме­нее 800 А/м); об­ла­да­ют низ­кой ко­эр­ци­тив­ной си­лой H_c (⩽ 100 А/м), боль­ши­ми на­чаль­ной маг­нит­ной про­ни­цае­мо­стью μ_a (до 10⁵) и макс. маг­нит­ной про­ни­цае­мо­стью μ_макс (до 10⁶). Разл. груп­пы М. м. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся ря­дом др. свойств: боль­шой ин­дук­ци­ей на­сы­ще­ния B_s (же­ле­зо, элек­тро­тех­нич. ста­ли, пер­мен­дюр), ма­лы­ми маг­нит­ны­ми по­те­ря­ми (фер­ри­ты, элек­тро­тех­нич. ста­ли), пря­мо­уголь­ны­ми пет­ля­ми гис­те­ре­зи­са (пер­мин­ва­ры, не­ко­то­рые аморф­ные и на­нок­ри­стал­лич. ма­те­риа­лы), боль­шим элек­трич. со­про­тив­ле­ни­ем ρ (маг­нит­ные ди­элек­три­ки, фер­ри­ты) и т. д. Та­кое раз­но­об­ра­зие свойств обу­слов­ли­ва­ет ши­ро­кое при­ме­не­ние М. м. в разл. об­лас­тях тех­ни­ки.

В фор­ми­ро­ва­нии свойств М. м. важ­ное зна­че­ние име­ет маг­нит­ная до­мен­ная струк­ту­ра, ко­то­рая об­ра­зу­ет­ся при темп-ре ни­же Кю­ри точ­ки T_С. Пе­ре­строй­ка до­мен­ной струк­ту­ры под дей­ст­ви­ем маг­нит­но­го по­ля про­ис­хо­дит в осн. за счёт дви­же­ния до­мен­ных гра­ниц, об­ла­даю­щих боль­шой под­виж­но­стью, за­ви­ся­щей от од­но­род­но­сти ма­те­риа­лов, на­ли­чия в них при­ме­сей, пус­тот, гра­ниц зё­рен, внутр. на­пря­же­ний. В не­ко­то­рых слу­ча­ях (осо­бен­но в вы­со­ко­час­тот­ных по­лях) важ­ны так­же про­цес­сы вра­ще­ния век­то­ра на­маг­ни­чен­но­сти. Свой­ст­ва М. м. чув­ст­ви­тель­ны к струк­тур­ным осо­бен­но­стям ма­те­риа­лов, вслед­ст­вие че­го их мож­но ре­гу­ли­ро­вать с по­мо­щью тер­мич., тер­мо­маг­нит­ной и тер­мо­ме­ха­нич. об­ра­бот­ки об­раз­цов.

Су­ще­ст­ву­ет боль­шое раз­но­об­ра­зие М. м., от­ли­чаю­щих­ся разл. на­бо­ра­ми осн. па­ра­мет­ров (табл.). Клас­си­фи­ка­ция М. м. не­од­но­знач­на, хо­тя и мо­жет быть про­ве­де­на, напр., по экс­тре­маль­ным ве­ли­чи­нам па­ра­мет­ров или по кон­крет­ным об­лас­тям при­ме­не­ния. Так, мож­но вы­де­лить ма­те­риа­лы, не­об­хо­ди­мые для ра­бо­ты в по­сто­ян­ных маг­нит­ных по­лях (же­ле­зо, пер­мал­лои), пе­ре­мен­ных маг­нит­ных по­лях ма­лых час­тот (до 400 Гц) (элек­тро­тех­нич. ста­ли), в по­лях вы­со­ких час­тот (10⁴–10⁸ Гц) (по­рош­ки кар­бо­ниль­но­го же­ле­за, пер­мал­лоя, ал­си­фе­ра) и в по­лях сверх­вы­со­ких час­тот (фер­ри­ты).

Чис­тое же­ле­зо об­ла­да­ет хо­ро­ши­ми маг­ни­то­мяг­ки­ми свой­ст­ва­ми, од­на­ко из-за ма­ло­го элек­трич. со­про­тив­ле­ния ис­поль­зу­ет­ся лишь в ма­ши­нах, ра­бо­таю­щих на по­сто­ян­ных то­ках. От­лич­ны­ми маг­ни­то­мяг­ки­ми свой­ст­ва­ми об­ла­да­ют пер­мал­лои; они име­ют вы­со­кую маг­нит­ную про­ни­цае­мость (μ_a и μ_макс) и низ­кую ко­эр­ци­тив­ную си­лу, но, как и чис­тое же­ле­зо, ха­рак­те­ри­зу­ют­ся низ­ким элек­трич. со­про­тив­ле­ни­ем, что ог­ра­ни­чи­ва­ет об­ласть их при­ме­не­ния. Осо­бые маг­ни­то­мяг­кие свой­ст­ва при­су­щи су­пер­мал­лою, ко­то­рый при­ме­ня­ет­ся в ра­дио­тех­ни­ке, те­ле­фо­нии, те­ле­ме­ха­ни­ке.

Ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в тех­ни­ке элек­тро­тех­нич. ста­ли с со­дер­жа­ни­ем Si до 5%. До­бав­ки крем­ния к же­ле­зу сни­жа­ют элек­трич. со­про­тив­ле­ние элек­тро­тех­нич. ста­лей, а сле­до­ва­тель­но, и удель­ные по­те­ри элек­тро­маг­нит­ной энер­гии, что по­зво­ля­ет при­ме­нять их в пе­ре­мен­ных по­лях с час­то­той до 400 Гц. Ис­поль­зу­ют­ся как изо­троп­ные (в ге­не­ра­то­рах и ди­на­мо-ма­ши­нах), так и ани­зо­троп­ные (в си­ло­вых транс­фор­ма­то­рах) элек­тро­тех­нич. ста­ли, об­ла­даю­щие изо­троп­ной ра­зо­ри­ен­та­ци­ей осей зё­рен и хо­ро­шей тек­сту­рой со­от­вет­ст­вен­но.

Важ­ной ха­рак­те­ри­сти­кой элек­тро­тех­нич. ста­лей яв­ля­ет­ся ве­ли­чи­на удель­ных по­терь элек­тро­маг­нит­ной энер­гии, ко­то­рые име­ют гис­те­ре­зис­ную и вих­ре­то­ко­вую со­став­ляю­щие. Пер­вая из них свя­за­на с при­чи­на­ми, при­во­дя­щи­ми к уве­ли­че­нию ши­ри­ны пет­ли гис­те­ре­зи­са (см. в ст. Гис­те­ре­зис). Для си­ло­вых транс­фор­ма­то­ров ис­поль­зу­ют со­вер­шен­ные элек­тро­тех­нич. ста­ли с хо­ро­шей тек­сту­рой. В них осн. роль иг­ра­ет вих­ре­то­ко­вая со­став­ляю­щая удель­ных по­терь, по­ро­ж­дае­мая дви­же­ни­ем до­мен­ной гра­ни­цы. Один из спо­со­бов её умень­ше­ния – уве­ли­че­ние со­дер­жа­ния Si в ста­лях, что при­во­дит к уве­ли­че­нию элек­трич. со­про­тив­ле­ния, но при этом про­ис­хо­дит не­же­ла­тель­ное сни­же­ние ин­дук­ции на­сы­ще­ния.

Ус­та­нов­ле­но, что удель­ные по­те­ри про­пор­цио­наль­ны ши­ри­не L до­ме­нов. В свою оче­редь, L про­пор­цио­наль­на кор­ню квад­рат­но­му из раз­ме­ра кри­стал­ли­та. В хо­лод­но­ка­та­ных элек­тро­тех­нич. ста­лях обыч­но зёр­на ве­ли­ки (до 10 мм и бо­лее) и тек­сту­ра со­вер­шен­на, что при­водит к ши­ро­ким до­ме­нам и боль­шим элек­тро­маг­нит­ным по­те­рям. Эти по­те­ри сни­жа­ют пу­тём из­мель­че­ния до­мен­ной струк­ту­ры. Раз­ра­бо­та­ны разл. спо­со­бы та­ко­го из­мель­че­ния (на­не­се­ние на лис­ты маг­ни­то­ак­тив­ных по­кры­тий, об­ра­бот­ка по­верх­но­сти лис­та ла­зер­ным лу­чом и др.). Наи­луч­ши­ми свой­ст­ва­ми об­ла­да­ют элек­тро­тех­нич. ста­ли мар­ки HI-B, имею­щие на час­то­те пе­ре­мен­но­го по­ля 50 Гц пол­ные по­те­ри 0,8 Вт/кг и вих­ре­то­ко­вые по­те­ри 0,45 Вт/кг (при ин­дук­ции В = 1,7 Тл и тол­щи­не лис­та 0,18 мм).

В СВЧ-тех­ни­ке не­за­ме­ни­мы­ми яв­ля­ют­ся фер­ри­ты, ко­то­рые об­ла­да­ют очень вы­со­ким элек­трич. со­про­тив­ле­ни­ем и ма­лы­ми по­те­ря­ми.

В кон. 20 – нач. 21 вв. ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли аморф­ные и на­нок­ри­стал­лич. маг­ни­то­мяг­кие спла­вы на ос­но­ве же­ле­за и ко­баль­та. Тех­но­ло­гия по­лу­че­ния аморф­ных спла­вов про­ста, их про­из­во­дят в ви­де тон­ких лент. Они име­ют очень вы­со­кие μ_a и μ_макс. К не­дос­тат­кам этих материалов от­но­сят­ся ма­лая B_s (0,4-0,6 Тл) и низ­кая тем­пе­ра­тур­ная и вре­мен­нáя ста­биль­ность. Бо­лее удач­ны­ми яв­ля­ют­ся на­нок­ри­стал­лич. спла­вы на ос­но­ве Fe и Co. По сво­им свой­ст­вам они не ус­ту­па­ют свой­ст­вам аморф­ных спла­вов и да­же в не­ко­то­рых ас­пек­тах пре­вос­хо­дят их. Так, μ_a и μ_макс этих ма­те­риа­лов со­пос­тави­мы с про­ни­цае­мо­стя­ми аморф­ных ма­те­риа­лов, но они об­ла­да­ют вы­со­кой тем­пе­ра­тур­ной и вре­мен­нóй ста­биль­но­стью и мо­гут иметь B_s=1,25 Тл.

В осо­бые груп­пы М. м. мож­но вы­де­лить маг­ни­то­ст­рик­ци­он­ные ма­те­риа­лы, маг­ни­то­ди­элек­три­ки (см. в ст. Маг­нит­ные ди­элек­три­ки) и тер­мо­маг­нит­ные ма­те­риа­лы – фер­ро­маг­нит­ные спла­вы (Ni–Fe, Ni–Cu, Ni–Fe–Cr и др.) с силь­ной за­ви­си­мо­стью B_s от темп-ры в оп­реде­лён­ном маг­нит­ном по­ле. По­след­ние при­ме­ня­ют, напр., в ре­ле, мо­мент сра­ба­ты­ва­ния ко­то­рых за­ви­сит от тем­пе­ра­ту­ры.