Пермаллой

Пермаллой
Тип сплава
Прецизионный магнитно-мягкий сплав
Физические свойства
Твердость по Бринеллю	10-1 = 120÷210 МПа
Точка Кюри	(300÷900)K
Удельное электрическое сопротивление	2×10−5 Ом·см для 81Н
Коэффициент линейного расширения	((−40)÷15)⋅10−6 (λ100) ((−15)÷30)⋅10−6 (λ111)
Намагниченность насыщения	до 2 Тл
Медиафайлы на Викискладе

Пермалло́й — прецизионный сплав с магнитно-мягкими свойствами, состоящий из железа и никеля (45–82 % Ni).Шаблон:-1 Может быть дополнительно легирован несколькими другими компонентами. Сплав обладает высокой магнитной проницаемостью, малой коэрцитивной силой, почти нулевой магнитострикцией и значительным магниторезистивным эффектом. Благодаря низкой магнитострикции сплав применяется в прецизионных магнито-механических устройствах и других устройствах, где требуется стабильность размеров в меняющемся магнитном поле. Электрическое сопротивление пермаллоя меняется обычно в пределе 5 % в зависимости от силы и направления действующего магнитного поля.Шаблон:-1

Механические свойства

$\delta ={\sqrt {{2\rho } \over {\omega \mu }}}$

Толщина скин-слоя различных сплавов от частоты электромагнитного поля.

Пермаллой является механически мягким и устойчивым к коррозии материалом.Шаблон:-1

Электрические и магнитные свойства

Для типичного соотношения никеля и железа в сплаве 81 % и 19 % соответственно, пермаллой обладает кубической решёткой и 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.Шаблон:-1 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).Шаблон:-1 Отдельное подавление магнитной анизотропии (но не магнитострикции) возможно в аморфных формах пермаллоев с использованием бора (например, Ni₄₀Fe₄₀B₂₀).Шаблон:-1

Отличительной особенностью Ni₈₁Fe₁₉ является так же близкий к нулю коэффициент магнитострикции.Шаблон:-1 Намагниченность насыщения пермаллоя составляет величину порядка 10⁴ Гс (1 Тл).Шаблон:-1

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.Шаблон:-1

Зависимость точки Кюри и намагниченности насыщения от доли никеля в пермаллое

Марки

Состав прецизионных магнитно-мягких сплавов определяется ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные. Марки», технические условия определяются ГОСТ 10160-75 «Сплавы прецизионные магнитно-мягкие. Технические условия». Согласно ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные. Марки» маркировка сплавов (кроме термобиметаллов) состоит из двузначного числа, обозначающего среднюю массовую долю элемента и буквенного обозначения элемента после цифры. Железо в маркировке сплава не указывается.

Сплавы, обладающие высокой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой в слабых полях:

64Н (65Н)	81НМА	68НМ, 68НМП
76НХД, 76НХДП	40НКМ, 40НКМП	79НМ, 79НМП
45Н	79Н3М	47НК
80НХС	50Н, 50НП	50НХС

Маркировка	Элемент
Г	марганец	Mn
С (от лат. «силициум»)	кремний	Si
Х	хром	Cr
Н	никель	Ni
Д	медь	Cu
А	азот	N
Ф	ванадий	V
Б	ниобий	Nb
В	вольфрам	W
Е	селен	Se
К	кобальт	Co
Л	бериллий	Be
М	молибден	Mo
Р	бор	B
Т	Титан (элемент)	Ti
Ю	алюминий	Al
Ц	цирконий	Zr
П (от лат. «phosphorus»)	фосфор	P
Ч	редкоземельные металлы

Основной сплав из группы пермаллойев — 79НМ:

Fe	C	Si	Mn	Ni	S	P	Mo	Ti	Al	Cu
13,73 - 16,8	до 0,03	0,3 - 0,5	0,6 - 1,1	78,5 - 80	до 0,02	до 0,02	3,8 - 4,1	до 0,15	до 0,15	до 0,2

Применение

Схема экранирования кабеля пермаллоем

Пермаллой используется для изготовления трансформаторных пластинок, для элементов магнитных записывающих головок. Первоначально, пермаллой использовался для уменьшения искажения сигнала в телекоммуникационных кабелях как компенсатор их распределённой ёмкости.

Магниторезистивные свойства пермаллоя используют в датчиках магнитного поля, в частности в микросхемах, как например в двухосном магнитометре HMC1002.

Прокат пермаллоя применяется для экранирования от магнитного поля — помещений для МРТ, электронных микроскопов и некоторых других особо чувствительных приборов.

Из пермаллоя изготавливают защитные кожухи для микросхем, и катушек — особо чувствительных к магнитному полю.

Литература

• John C. Mallinson. Magneto-resistive heads: fundamentals and applications. — Academic Press, 1996. — Vol. 1. — 133 p. — (Electromagnetism Series). — ISBN 9780124666306.
• Michael Ziese, Martin J. Thornton. 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.
• H. P. J. Wijn. Magnetic properties of metals: d-elements, alloys, and compounds. — Springer, 1991. — 190 p. — (Data in science and technology). — ISBN 9783540534853.

См. также

• Супермаллой