§2 Сплавы, диаграммы состояния двухкомпонентного сплава.

Как конструкционный материал металлы в чистом виде почти не используют. Материалы и сплавы принято делить на черные и цветные.

Черные - железо, никель, хром, марганей и их сплавы: сталь, чугун.

Цветные – медь, свинец, цинк, алюминий олово и их сплавы: бронза, латунь, алюминиевые сплавы и тд

Сплав – вещество, полученное сплавление двух иди более элементов, которые называют компонентами.

Фаза – однородая по химическому составу и структуре часть сплава. А и В их химическое соединение, жидкий или твердый раствор А в В или В в А.

Твердый раствор образуется при проникновении атомов одного компонента в кристаллическую речетку другого, называемого растворителем.

Диаграмма состояния – график, отражающий зависимость фазового состава от температури и концентрации компонентов. Температуру указывают по оси ординат, концентраци по оси абцисс

При охлаждении чистого металла, как и при охлаждении воды на графике изменения T во времени (рис 2)

Горизонтальный участок, обусловленный кристаллизацией при Tплавления (1 и 6 кривые). При охлаждении сплава првые кристаллы появляются при температуре…

Здесь ACD - линия начала кристаллизации сплавов (линия ликвидус); AECF - линия окончания кристаллизации сплавов (линия солидус), PSK- линия перлитного или эвтектоидного превращения (соответствует температуре перестройки решетки при охлаждении А, содержащего 0,8 % С); GS - линия превращения А в Ф при охлаждении (зависимость температуры перестройки кристаллической решетки от концентрации С в А); SЕ - линия предельной растворимости С в А (зависимость растворимости С в Fe от температуры).

§3 Классификация электротехнических метериалов.

ЭТМ – материалы, исполуемые в электротехнике, в частности в электронной и радио технике.

Их классифицирут по поведению с электрическом иди магнитном поле.

3.1 Классификация ЭТМ по поведению в магнитном поле.

Клоссификация ЭТМ по поведеню магнитном поле ведут по значению относительной магнитной проницаемости

, где В – магнитная индукция

Н- напряженность магнитного поля

m0 – магнитная постоянная

Слабомагнитные материалы (m»1):

1. Диамагнетики

2. Парамагенитки

3. Антиферромагнетики

Диамагнетики – вещества с m<1, которые не зависит от напряженности магнитного поля. Зависимомть m от T слабая. Внешним проявление диамагнетика является выталкивание его из неоднородного магнитного поля.К диамагеникам относяться медь, серебро, цинк, золото, водород и инертные газы. Для Сu m=0,999995

Парамагнетики – вещества с m³1, которое не зависит от напряженности магнитного поля. Зависимомть m от T сильная. К ним относяться платинум, алюминий, кислород, воздух(m=1,000003) , оксид азота и тд

Антиферромагнетики - вещества с m³1, и сильно зависящие от напряженности магнитного поля. Зависимомть m от T сильная. При нагревании антиферромагнетики фазовый переход в парамагнитные состояния. Антиферромагнетизм обнаружен у хрома, марганца, оксидов редкоземельных элементов (элементы с номерами 57-71)

В диамагнетке внешнее магнитное поле ослабляется, а в парамагнетике и антиферромагнетике усиливается магнитными моментами атомов.

Магнитный момент атомов - образуется геометрически из магнитных моментов всех его электронов.

Магнитный момент электрона состоит из мангитных моментов, обусловленных вращением вокруг ядра и вокруг собственной оси. Первый из них называется орбитальным, а второй спиновым магнитным моментом.

Сильномагнитные материалы m>>1 или магеники – вещества m которых в большей степени зависит от напряженности магнитного поля и температуры. В кристаллах магнетика существуют области (домены) и в домене магнитные моменты атомов параллельныдруг другу и создают магнитный момент домена .

При отсутствии внешнего магнитного поля домены магнитных моментов отдельных атомов различны при наложении внешнего магнитного поля происходит постепенный рост числа доменов, намагниченность которых совпадает с внешним полем или близка к направлению внешнего поля. Когда все магнитные моменты доменов сорентированы по полю, то наступает магнитное насыщение .

По удельному сопротивлению магнетикиделят на

1. Ферромагнетики (железо, никель, кобальт и их сплавы)

2. Ферримагеники (ферриты r>rFe d 106-1011 раз)

Феррит – это соединение оксида железа с оксидом другого метеалла (ВаО*6Fe2O3 – барриевый феррит)

Достоинства ферритов : У них из-за высокого r потери на вихревые токи в высокочастотных электромагнитных полях(108 Гц) малы.

Первые ферриты появились в конце 70-х. Зависимость магнитной индукции В от напряженности Н при цикличном намагничивании образует петлю.

Петля Гистерезиса:

1 - Кривая намагничивания

2-3 Петля Гистерезиса

Площадь петли характеризует потери энергии за 1 цикл перемагничивания на необратимое смещение градиц доменов и др процессы. Значение Вr при Н=0 называется остаточной нидкуцией. З начение Нс при В=0 – коэрцетивная (заднрживающая ) сила.

По величине Нс магеники делят на:

1. магнтомягкие Нс<800 A/м

2. магнитотвердые Нс>4 к A/м

Помимо них бывают еще магнитные материалы спциального назначения.

3.2 Сильно магнитные материалы.

Типичные виды магнитомягких материалов:

1. Технически чистое железо (сплав Fe и C 0,05%)

2. Электротехническая сталь (сплав Fe и C<0,8% и кремния 0,5%) Количество Si определяет удельное сопротивление стали.

3. Пермаллой – сплав Fe c никелем < 80% или Fe C Ni c Co и с добавьением малибдена, хрома и других элементов.

Из чистого железа, электротехнической стали, пермаллоя делают сердечники магнитов и трансфориаторов.

4. Магнитдиэлектрик – диэлектрик с внедрением в него частиц мягкомагнитного материала

5. Ферриты, например марганцево – цинковые. Их, как и магнитодиэлектрики испльзуют на высоких частотах тк вихревые токи в них малы

6. Альсифер (Al 6% Si 10% Fe) по магнитным свойствам не уступают пермаллою, хотя и не содержат диффицитных материалов (Ni Co малибден). Из него делают частицы магнитодиэлектрика. Извесны следующие магнитотвердые материалы, используемые как постоянные магниты:

1) мантрситная сталь, которая содержит добавки хрома, вольфрама, кобальта (для ее получения необходимо быстрое охлаждение)

2) сплав Кунифе (50% Сu 20% Ni 20% Fe)

сплав Кунико (50% Сu 21% Ni 20% Сo)

3) магнитодиэлектрик – диэлектрик с частицами магниттвердого материала, его наносят например на ленту для записи информации.

4) Магнитотвердые ферриты (бариевый ферит BaO6Fe2O3)

Магнетики специального назначения делят на 6 групп

1) сплавы с высокой магнитострикцией (сильная деформация в магнитном поле)