Дать определение магнитного материала. Привести классификацию магнитных материалов. Назвать основные параметры магнитных материалов и кратко пояснить их физический смысл. Кратко описать материалы феррит 2000НН и мартенситную сталь Е7В6. Определить их место по приведенной классификации. Привести примерные числовые значения основных магнитных параметров заданных материалов. Назвать основные области использования заданных материалов.
Рассчитать и построить зависимости магнитной проницаемости µ от напряженности магнитного поля Н для феррита 2000НН, магнитной индукции В от магнитной энергии W для мартенситной стали Е7В6.

Материалы, которые под действием внешнего магнитного поля намагничиваются, называются магнитными. Свойства магнитных материалов оцениваются магнитными характеристиками.
Применяемые в электронной технике магнитные материалы подразделяют на две основные группы: магнитотвердые и магнитомягкие. В отдельную группу выделяют материалы специального назначения.
К магнитотвердым относят материалы с большой коэрцитивной силой Нс. Они перемагничиваются лишь в очень сильных магнитных полях и служат для изготовления постоянных магнитов.
К магнитомягким относят материалы с малой коэрцитивной силой и высокой магнитной проницаемостью. Они обладают способностью намагничиваться до насыщения в слабых магнитных полях, характеризуются узкой петлей гистерезиса и малыми потерями на перемагничивание. Магнитомягкие материалы используются в основном в качестве различных магнитопроводов: сердечников дросселей, трансформаторов, электромагнитов, магнитных систем электроизмерительных приборов.
Внутри каждой группы деление магнитных материалов по родам и видам отражает различия в их строении и химическом составе, учитывает технологические особенности и некоторые специфические свойства.
Свойства магнитных материалов определяются формой кривой намагничивания и петли гистерезиса. Магнитомягкие материалы применяются для получения больших значений магнитного потока. Величина магнитного потока ограничена магнитным насыщением материала, а потому основным требованием к магнитным материалам сильноточной электротехники и электроники является высокая индукция насыщения. Свойства магнитных материалов зависят от их химического состава, от чистоты используемого исходного сырья и технологии производства. В зависимости от исходного сырья и технологии производства магнитомягкие материалы делятся на три группы: монолитные металлические материалы, порошковые металлические материалы (магнитодиэлектрические) и оксидные магнитные материалы, кратко называемые ферритами. Кроме высокой магнитной проницаемости и малой коэрцитивной силы магнитомягкие материалы должны обладать большой индукцией насыщения, то есть пропускать максимальный магнитный поток через заданную площадь поперечного сечения магнитопровода. Выполнение этого требования позволяет уменьшить габаритные размеры и массу магнитной системы.
Магнитный материал, используемый в переменных полях, должен иметь, возможно, меньшие потери на перемагничивание, которые складываются в основном из потерь на гистерезис и вихревые токи.
Для уменьшения потерь на вихревые токи в трансформаторах выбирают магнитомягкие материалы с повышенным удельным сопротивлением. Обычно магнитопроводы собирают из отдельных изолированных друг от друга тонких листов. Широкое применение получили ленточные сердечники, навиваемые из тонкой ленты с межвитковой изоляцией из диэлектрического лака. К листовым и ленточным материалам предъявляется требование высокой пластичности, благодаря которой облегчается процесс изготовления изделий из них.
Важным требованием к магнитомягким материалам является обеспечение стабильности их свойств, как во времени, так и по отношению к внешним воздействиям, таким, как температура и механические напряжения. Из всех магнитных характеристик наибольшим изменениям в процессе эксплуатации материала подвержены магнитная проницаемость и коэрцитивная сила.

Ферриты 2000НН – это оксидный магнитный  поликристаллический материал, относящийся  к классу ферримагнетиков. Основными особенностями феррита 2000НН являются высокое удельное электросопротивление и широкий диапазон значений начальной магнитной проницаемости. Недостатком феррита 2000НН является невысокое значение индукции насыщения.
Феррит 2000НН – это низкочастотный никельцинковый феррит. Нормы для него устанавливаются только на величины начальной магнитной проницаемости и тангенса угла магнитных потерь.
Изделия из феррита 2000НН нашли широкое применение в целом ряде областей техники и выпускаются в виде деталей разнообразных конфигураций и размеров. Из него изготавливают броневые сердечники, пластины, стержни, трубки. Его широко применяют в слабых и сильных полях в диапазоне частот до 30 МГц в трансформаторах, дросселях, магнитных антеннах и другой аппаратуре, где нет особых требований к температурной и временной стабильности.
Начальная магнитная проницаемость
Относительный температурный коэффициент начальной магнитной проницаемости в интервале температур от 20 до 70 °С – от – 2 до +4,5∙10-6 °C
Граничная частота при tg δ ≤ 0,1 – 0,45 МГц
Магнитная индукция при = 800 А / м – B = 0,39 Тл
Максимальная магнитная проницаемость –
Напряжённость магнитного поля при – H = 20 А / м
Остаточная магнитная индукция – Тл
Точка Кюри – 200°С

Рассчитаем и построим график зависимости магнитной проницаемости от напряжённости магнитного поля для феррита 2000НН (рисунок 4).
Для вычисления магнитной проницаемости воспользуемся соотношением
, где

магнитная проницаемость материала;
магнитная постоянная
;
напряжённость магнитного поля;
индукция магнитного поля в материале

При

При

При

При

При

При

Рисунок 4 График зависимости

Мартенситная сталь Е7В6 относится к классу вольфрамовых. Магнитные свойства этой стали несколько выше, чем хромистой. Но она имеет высокую стоимость.
Вольфрамовая сталь Е7В6 подвержена порче как в результате отпуска при 750 – 900° С, так и в результате увеличения времени выдержки при закалке сверх оптимальной. Восстановление свойств достигается нормализацией при температуре 1200 – 1250° С. Закалка производится в воде или в масле при
820 – 860° С.
Структурное старение вольфрамовой стали весьма велико, что требует ее остаривания путем кипячения в воде в течение 15 – 20 часов. Магнитная стабильность стали высокая, после размагничивания на 5 – 10% она в дальнейшем теряет не более 0,5 – 1 % потока.

Построим зависимость магнитной индукции В от магнитной энергии W для мартенситной стали Е7В6 (рисунок 5).

Объёмная плотность энергии магнитного поля определяется по формуле:

При

При

При

При

При

При

При

Рисунок 5 График зависимость магнитной индукции В от магнитной энергии W для мартенситной стали Е7В6

Литература

1. Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы. – М.: Энергоатомиздат. 1985
2. Коробейников С.М. Диэлектрические материалы. – Новосибирск: НГТУ, 2000
3. Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1990
4. Мишин Д. Д. Магнитные материалы –М.: Высшая школа, 1991
5. Мозберг Р. К. Материаловедение. – М.: Высшая школа, 1991
7. Пинчук Л. М. Материаловедение и конструкционные материалы. –
Минск: Высшая школа, 1989
8. Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого – М.: Энергоатомиздат, 1988

Дать определение магнитного материала Привести классификацию магнитных материалов