Пермаллой

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Пермаллой
Тип сплава
Прецизионный магнитно-мягкий сплав
Физические свойства
Твердость по Бринеллю 10−1 = 120÷210 МПа[1]
Точка Кюри 300÷900 K[2]
Удельное электрическое сопротивление 2⋅10−5 Ом·см для сплава 81Н[3]
Коэффициент линейного расширения (−40÷+15)⋅10−6 (λ100)
(−15÷+30)⋅10−6 (λ111)[2]
Индукция насыщения до 2 Тл
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Пермалло́й — группа прецизионных сплавов с магнитно-мягкими свойствами, в состав которых входит железо и значительный процент никеля (45—82 % Ni)[4]. Может быть дополнительно легирован несколькими другими химическими элементами.

Сплав обладает высокой магнитной проницаемостью (максимальная относительная магнитная проницаемость μ ~ 100 000), 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[3].

Механические свойства[править | править код]

Толщина скин-слоя различных материалов от частоты электромагнитного поля

Пермаллой является механически мягким[5] и устойчивым к коррозии материалом[6].

Электрические и магнитные свойства[править | править 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[7]. 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)[2]. Отдельное подавление магнитной анизотропии (но не магнитострикции) возможно в аморфных формах пермаллоев с использованием бора (например, Ni40Fe40B20)[8].

Отличительной особенностью Ni81Fe19 является также близкий к нулю коэффициент магнитострикции[7]. Намагниченность насыщения пермаллоя составляет величину порядка 104 Гс (1 Тл)[2].

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[7][2].

Зависимость точки Кюри и намагниченности насыщения от доли никеля в пермаллое

Марки и состав[править | править код]

Основной сплав из группы пермаллоев — 79НМ[9]:

Химический состав сплава 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[править | править код]

Схема экранирования кабеля пермаллоем

Пермаллой используется для изготовления пластинок магнитопровода трансформаторов, 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. Например, в датчиках выполненных в виде микросхем. Примером такой микросхемы является HMC1002 с измерением по двум осям[10].

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.

Технологическим недостатком применения пермаллоя является изменение его магнитных характеристик после даже незначительных деформаций. Поэтому во всех[11] случаях применения пермаллоя обязательным является термическая обработка (отжиг) детали после её формования[11].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. ↑ ГОСТ 10160-75 «Сплавы прецизионные магнитно-мягкие. Технические условия»
  2. ↑ 1 2 3 4 5 Ziese, Thornton, 2001, p. 285.
  3. ↑ 1 2 Mallinson, 1996, p. 33.
  4. ↑ Пермаллой — статья из Большой советской энциклопедии. 
  5. ↑ Mallinson, 1996, p. 36.
  6. ↑ Ōsaka, Datta, Shacham-Diamand, 2009, p. 78.
  7. ↑ 1 2 3 Mallinson, 1996, pp. 33—35.
  8. ↑ Ziese, Thornton, 2001, p. 286.
  9. ↑ ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные. Марки».
  10. ↑ HMC1002.
  11. ↑ 1 2 Преображенский А. А. Магнитные материалы // М.: Высшая школа, 1965. — 235 с. С. 74—79 «Некоторые технологические вопросы, связанные с применением электротехнических сталей и пермаллоев».

Литература[править | править 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.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Пермаллой&oldid=135331630