Пермаллой
| 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 |
 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]
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].
Марки и состав
[править | править код]Основной сплав из группы пермаллоев — 79НМ[9]:
| 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]
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]- ↑ ГОСТ 10160-75 «Сплавы прецизионные магнитно-мягкие. Технические условия»
- ↑ 1 2 3 4 5 Ziese, Thornton, 2001, p. 285.
- ↑ 1 2 Mallinson, 1996, p. 33.
- ↑ Пермаллой — статья из Большой советской энциклопедии.
- ↑ Mallinson, 1996, p. 36.
- ↑ Ōsaka, Datta, Shacham-Diamand, 2009, p. 78.
- ↑ 1 2 3 Mallinson, 1996, pp. 33—35.
- ↑ Ziese, Thornton, 2001, p. 286.
- ↑ ГОСТ 10994-74 «Сплавы прецизионные. Марки».
- ↑ HMC1002.
- ↑ 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.