1부: 자성 재료 용어
자성 재료
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자성 재료
자기장의 자화 강도를 유도하거나 변경할 수 있는 물질입니다. 자성의 세기에 따라 물질은 반자성체, 상자성체, 강자성체, 반강자성체, 페리자성체 등 여러 범주로 나눌 수 있습니다. 강자성체와 페리자성체는 강자성체이고, 나머지는 약자성체입니다. 현대공학에 실용화되는 자성재료의 대부분은 강자성물질이다. 소위 자성재료는 일반적으로 강자성재료를 말한다.
자성 재료의 용도는 다양합니다. 주로 다양한 자기 특성과 특수 효과를 이용하여 부품이나 장치를 만드는 데 사용되며, 전자기 에너지와 정보를 저장, 전송 및 변환하거나 때로는 특정 공간에 특정 강도 및 분포의 자기장을 생성하는 데 사용됩니다. 자성액체 등의 천연물 형태로 직접 사용되기도 합니다. 자성 재료는 전자 기술 분야 및 기타 과학 기술 분야에서 중요한 역할을 합니다.
약력 중국은 세계 최초로 물질의 자기현상을 발견하고 자성재료를 응용한 국가이다. 일찍이 전국시대에는 자철석 등 천연자성재료에 대한 기록이 있다. 인공영구자석재료의 제조방법은 11세기에 발명되었다. 1086년에 『몽희비탄』에 나침반의 제작과 사용이 기록되어 있다. 1099년부터 1102년까지 나침반을 항해에 사용한 기록이 있고, 지자기 편각 현상도 발견됐다. 현대에는 전력산업의 발달로 금속자성재료-실리콘강판(Si-Fe합금)의 개발이 촉진되고 있다. 영구자석 금속은 19세기 탄소강에서 이후 희토류 영구자석 합금으로 발전해 성능이 200배 이상 향상됐다. 통신 기술의 발전으로 연자성 금속 재료는 시트에서 필라멘트, 분말로 변화했지만 여전히 주파수 확장 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 1940년대 네덜란드 J.L. 스노익(J.L. Snoik)이 저항률이 높고 고주파 특성이 좋은 페라이트 연자성 재료를 발명하면서 저가의 영구자석 페라이트가 등장했다. 1950년대 초, 전자 컴퓨터가 개발되면서 중국계 미국인 Wang An은 처음으로 모멘트 자성 합금 부품을 컴퓨터 내부 메모리로 사용했으며, 이는 곧 모멘트 자성 페라이트 메모리 코어로 대체되었습니다. 후자는 컴퓨터 개발에 중요한 역할을 했습니다. 1960년대와 1970년대에는 컴퓨터 개발이 중요한 역할을 했습니다. 1950년대 초, 페라이트가 독특한 마이크로파 특성을 가지고 있다는 것이 발견되었고 일련의 마이크로파 페라이트 장치가 만들어졌습니다. 압전자성 재료는 제1차 세계대전 이후 소나 기술에 사용되었지만 압전 세라믹의 출현으로 인해 그 사용이 쇠퇴했습니다. 나중에 압축률이 높은 자성 희토류 합금이 등장했습니다. 1/17
비정질(amorphous) 자성재료는 현대 자기 연구의 결과물이다. 급속 담금질 기술이 발명된 후 1967년에 테이프 제조 공정이 해결되어 실용화 단계에 이르렀다.
분류 자성재료는 자기적 기능에 따라 화학성분에 따라 영구자석, 연자성체, 모멘트자석, 자이로자성체, 압전자성체로 구분되며, 구조에 따라 금속자석, 페라이트 등이 있다. , 단결정, 다결정 및 비정질 자석이 있으며 형태에 따라 자성 필름, 플라스틱 자석, 자성 액체 및 자성 블록이 있습니다. 자성재료는 일반적으로 기능에 따라 분류됩니다.
영구자석 소재는 일단 외부 자기장에 의해 자화되면 상당한 역자기장이 작용하더라도 원래 자화 방향으로 자성의 일부 또는 대부분을 유지할 수 있습니다. 이러한 유형의 재료에 대한 요구 사항은 높은 잔류 자기 유도 강도 Br, 강한 보자력 BHC(즉, 감자에 대한 저항성) 및 큰 자기 에너지 곱(BH)max(즉, 공간에 제공되는 자기장 에너지)입니다. 연자성재료에 대하여 경자성재료라고도 한다.
영구자석 재료에는 합금, 페라이트, 금속간 화합물의 세 가지 유형이 있습니다. ①합금: 주조, 소결 및 가공 가능한 합금을 포함합니다. 주조 합금의 주요 종류는 다음과 같습니다: AlNi(Co), FeCr(Co), FeCrMo, FeAlC, FeCo(V)(W) 소결 합금: Re-Co(Re는 희토류 원소를 나타냄), Re-Fe 및 AlNi (Co), FeCrCo 등 가공 가능한 합금에는 FeCrCo, PtCo, MnAlC, CuNiFe 및 AlMnAg 등이 포함됩니다. 후자 중 BHC가 낮은 합금은 반영구적 자성 재료라고도 합니다. ② 페라이트(Ferrite) : 주성분은 MO·6Fe2O3이며, M은 Ba, Sr, Pb 또는 SrCa, LaCa 및 기타 복합성분을 나타낸다. ③금속간화합물 : 주로 MnBi로 대표된다.
영구자성 재료는 다양한 용도로 사용됩니다.
① 전자기력 원리를 이용한 응용 분야는 주로 스피커, 마이크, 미터, 버튼, 모터, 릴레이, 센서, 스위치 등입니다. ② 자기 전기 원리에 기초한 응용 분야는 주로 마그네트론 및 진행파 관과 같은 마이크로파 전자관, 브라운관, 티타늄 펌프, 마이크로파 페라이트 장치, 자기 저항 장치, 홀 장치 등을 포함합니다. ③ 자력 원리를 이용한 응용 분야는 주로 자기 베어링, 광물 농축기, 자기 분리기, 자기 척, 자기 씰, 자기 칠판, 장난감, 간판, 번호 자물쇠, 복사기, 온도 조절기 등이 있습니다. 다른 응용 분야로는 자기 치료, 자화수, 자기 마취 등이 있습니다.
영구자석 소재는 사용 요구에 따라 다양한 구조와 모양을 가질 수 있습니다. 일부 재료에는 등방성 및 이방성 특성도 있습니다.
연자성 소재는 주로 자기 전도와 전자기 에너지의 변환 및 전달에 사용됩니다. 따라서 이러한 종류의 재료는 높은 투자율과 자기유도세기가 요구되며, 동시에 히스테리시스 루프의 면적이나 자기손실도 작아야 한다. 영구자석 재료와 달리 Br과 BHC의 양이 작을수록 좋지만, 포화자기유도강도(Bs)가 클수록 좋다. 연자성 재료는 일반적으로 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다. ①합금 스트립 또는 시트: FeNi(Mo), FeSi, FeAl 등 ②비정질 합금 얇은 스트립: Fe 기반, Co 기반, FeNi 기반 또는 FeNiCo 기반 등 적절한 Si, B, P 및 기타 도핑 원소(자성 유리라고도 함). ③ 자성매체(철분말심) : FeNi(Mo), FeSiAl, 카르보닐철, 페라이트분말을 전기절연매체로 코팅, 접착한 후 필요에 따라 압축성형한다. ④ 페라이트 : 스피넬형─M++ O·Fe(M++
2O3은 NiZn, MnZn, MgZn, Li1/2Fe1/2Zn, CaZn 등을 나타냄), 자철석형─Ba3Me2Fe24O41(Me는 Co, Ni를 나타냄) 포함 , Mg, Zn, Cu 및 이들의 복합 성분).
연자성 재료는 널리 사용되며 주로 자기 안테나, 인덕터, 변압기, 자기 헤드, 헤드폰, 계전기, 진동기, TV 편향 요크, 케이블, 지연 라인, 센서, 마이크로파 흡수 재료, 전자석, 가속기 고주파 가속 공동, 자기장 프로브, 자기 기판, 자기장 차폐, 고주파 담금질 에너지 수집, 전자기 척, 자기 민감 부품(예: 스위치용 자기열량 재료) 등
순간 자성 재료와 자기 기록 재료는 주로 정보 기록, 비접촉 스위치, 논리 연산 및 정보 증폭에 사용됩니다. 이 재료는 직사각형 히스테리시스 루프가 특징입니다.
자이로자기 재료는 투자율의 텐서 특성, 패러데이 회전, 진동 흡수, 필드 이동, 위상 이동, 복굴절 및 스핀파 효과와 같은 고유한 마이크로파 자기 특성을 가지고 있습니다. 이를 기반으로 설계된 장치는 주로 마이크로파 에너지의 전송 및 변환에 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 장치에는 절연체, 순환기, 필터(고정 또는 전기적으로 조정 가능), 감쇠기, 위상 천이기, 변조기, 스위치, 제한기 및 지연 라인 등이 있습니다. , 아직 개발 중인 자기 표면파 및 정자기파 장치(마이크로파 페라이트 장치 참조). 일반적으로 사용되는 재료는 Ni 시리즈, Mg 시리즈, Li 시리즈, YlG 시리즈 및 BiCaV 시리즈와 같은 페라이트 재료를 포함하여 시리즈를 형성했으며 필요에 따라 단결정, 다결정, 비정질 또는 박막과 같은 다양한 구조로 만들 수 있습니다. 장치 및 형태.
압전 재료는 외부 자기장의 작용에 따라 기계적 변형이 일어나는 것이 특징이므로 자기 변형 재료라고도 합니다. 그 기능은 자기 소리 또는 자기 에너지를 변환하는 것입니다. 초음파 발생기의 진동 헤드, 통신 기계의 기계적 필터 및 전기 펄스 신호 지연 라인에 일반적으로 사용됩니다. 마이크로파 기술과 결합하면 미세 음향(또는 회전 음향) 장치를 생산할 수 있습니다. 파열 없이 진동에 저항하는 합금 재료의 기계적 강도가 높기 때문에 진동 헤드는 대부분 Ni 및 NiCo 합금으로 만들어집니다. 작은 신호에서 사용할 경우 Ni 및 NiCo 철이 주로 사용됩니다.
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p>산소체. 강력한 압전 자기 특성을 지닌 새로 등장한 다양한 비정질 합금은 지연선을 만드는 데 적합합니다. 압전자성 재료의 생산 및 적용은 이전 4가지 재료보다 훨씬 적습니다. 전망 자기전자공학의 기본법칙은 자성재료와 전자기술의 필연적인 발전을 가져왔다. 예를 들어 광전자공학 기술은 광자성재료와 자기광학재료의 발전을 촉진시켰다. 자성 반도체 재료와 자기에 민감한 재료 및 장치는 원격 감지, 원격 제어 기술 및 로봇에 사용될 수 있습니다. 새로운 비정질 및 희토류 자성 재료(예: FeNa 합금)가 연구되고 있습니다. 자성액체는 실용화 단계에 들어섰다.
특정 새로운 물리적 및 화학적 효과(예: 위상학적 효과)의 발견은 또한 새로운 재료의 개발 및 적용(예: 자기 음향 및 자기열량 효과의 적용)을 위한 조건을 제공합니다. 참고문헌
Dai Lizhi 편집: "금속 자성 재료", 상하이 인민 출판사, 상하이, 1973년. Zhou Zhigang 및 기타 편집자: "페라이트 자성 재료", Science Press, 베이징, 1981.
Li Yinyuan 및 Li Guodong 편집: "페라이트 물리학" 제2판, Science Press, 베이징, 1983.
강자성 특성을 지닌 재료. 전기 기술에 일반적으로 사용되는 자성 재료는 높은 투자율, 낮은 보자력 및 낮은 잔류성을 갖는 연자성 재료와 높은 보자력 및 높은 잔류성을 갖는 영구 자석 재료의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 영구자성재료는 경자성재료라고도 한다.
자성은 물질의 기본 속성이다. 물질은 내부 구조와 외부 자기장의 특성에 따라 반자성체, 상자성체, 강자성체, 반강자성체, 페리자성체로 나눌 수 있습니다. 강자성체와 페리자성체는 강한 자성 물질이고, 나머지는 약한 자성 물질입니다.
자성재료는 등방성과 이방성으로 구분됩니다.
이방성 재료의 자기 특성은 방향에 따라 달라집니다. 따라서 이방성 재료를 사용할 때에는 자기특성의 방향에 주의를 기울여야 한다. 전기장에서 흔히 사용되는 자성재료는 모두 고자성 물질이다. 자성체의 기본 자기 특성을 반영하는 것은 자화 곡선, 히스테리시스 루프 및 자기 손실입니다. 자화 곡선과 히스테리시스 루프는 자성체의 자화 특성을 반영한 곡선입니다. 이는 투자율 μ, 포화 자속 밀도 Bs, 잔류 자기장 강도(보자력 Hc), 잔류 자속 밀도(Remanence Br) 및 히스테리시스 손실 P 등과 같은 자성 재료의 일부 기본 특성 매개변수를 결정하는 데 사용할 수 있습니다. . 기본 자화 곡선은 자기적 중립 상태에서 시작하여 강자성체의 자화 과정이 반복되는 동안 B가 H에 따라 변화하는 곡선을 자화 곡선이라고 합니다(그림 1). 이는 연자성 재료의 작동점을 결정하는 기초입니다. B와 H 사이의 관계는 다음과 같습니다. B=μ0 (H+M)
여기서 μ0는 진공 투자율(자기 상수라고도 함)이고 국제 단위계(SI)에서는 다음과 같습니다. 그 값은
μ=4π×10-7
0 Henry/meter입니다. H는 자기장 강도(A/m)입니다. M은 자화입니다. 강도(A/m(A/m)). 자화가 포화에 도달했을 때 그림의 B 값을 포화 자속 밀도 Bs라고 하며 해당 자기장의 세기를 Hs라고 합니다. 일반적으로 자성체는 높은 Bs 값을 요구합니다.
자화 곡선의 어느 지점에서든 B와 H의 비율이 투자율 μ, 즉 등방성 투자율입니다
물질 μ=B/H, 일반적으로 물질의 자화 능력을 표현하는 데 사용되는 무차원 순수 숫자인 상대 자기 전도도 μr
=μ/μ0이 사용됩니다. 따라서 μr의 크기에 따라 다양한 유형의 물질이 다음과 같이 구분됩니다. μr
<1 반자성 물질
물질, μr>1 상자성 물질, μr
1인 강자성 물질. B-H 곡선에 따르면 μ-H
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곡선을 그릴 수 있습니다. 그림에서 μm은 최대 투자율, μi는 초기 투자율이라고 합니다. . μi는 낮은 자기장에서 연자성 재료를 사용할 때 중요한 매개변수입니다.
그림 2는 외부 자기장 H가 한 주기 동안 변할 때 B와 H의 변화에 의해 형성된 폐곡선을 보여줍니다.
B의 변화가 H보다 뒤처지기 때문에 이러한 현상을 히스테리시스라고 합니다. 닫힌 곡선을 히스테리시스 루프라고 합니다. 그림에서 알 수 있듯이 Hs가 0으로 떨어지면 B는 0으로 돌아가지 않고 b점에만 도달합니다. 이 값(Br)을 잔류자속밀도, 줄여서 잔류자기라고 합니다. Br을 0으로 감소시키기 위해서는 역자계를 추가해야 하며, 이 역자계의 세기의 절대값을 자기유도 보자력이라고 하며 보자력 Hrr
c라고 합니다. B와 Bs의 비율을 잔류자화비 또는 스위칭 직각비(B/Bs)라고 하며, 이는 모멘트 자성체의 히스테리시스 루프가 직사각형 모양에 가까운 정도를 나타냅니다. 히스테리시스 루프의 모양과 면적은 자성 재료의 주요 자기 특성을 직접적으로 나타냅니다.
연자성 재료의 히스테리시스 루프가 좁아 보자력이 낮고 히스테리시스 손실도 낮습니다(그림 3a). 모터, 변압기 및 변압기의 핵심 자기 회로에 자주 사용됩니다. 릴레이.
히스테리시스 루프가 좁고 직사각형에 가까운 경우(모멘트 자성 재료라고 함)(그림 3c), 이 연자성 재료는 보자력이 낮을 뿐만 아니라 Br
/Bs 값도 높으며 메모리 구성 요소
및 스위칭 구성 요소에 적합합니다. 영구 자석 재료의 히스테리시스 루프 영역은 넓고(그림 3b), Br과 Hc는 모두 포화 자화 후에 저장되는 자기장 에너지가 큽니다. 일반적으로 발전기, 모터, 측정 장비 및 스피커의 영구 자석의 영구 자석 극으로 사용됩니다.
자기 손실: 교류 자기장에서 자성체의 단위 중량이 자화되는 현상으로, 변화하는 자기장에서 흡수되어 열의 형태로 소멸되는 전력을 자기 손실 또는 철 손실 P라고 합니다. 주로 히스테리시스 손실과 와전류 손실로 인해 발생합니다. 히스테리시스로 인해 발생하는 에너지 손실을 히스테리시스 손실이라고 하며 이는 히스테리시스 루프로 둘러싸인 면적에 비례합니다. 히스테리시스 손실 전력 Ph는 다음 공식으로 계산할 수 있습니다. Ph=кhBmnV
여기서 는 주파수(Hz)이고, Bm은 최대 자속 밀도(T)입니다. 지수 n은 경험적 매개변수입니다. Bm의 크기와 관련된 V는 자성 물질의 부피입니다. кh는 강자성 물질의 특성과 관련된 계수입니다. 교류 자기장에서 전도성 물질(강자성 물질 포함)은 와전류를 유도하며, 와전류로 인한 저항 손실을 와전류 손실이라고 합니다. 와전류 손실의 전력 Pe는 다음 공식으로 계산할 수 있습니다. P2
e=кeBmnV
여기서 кe는 저항률, 단면 크기 및 모양과 관련된 계수입니다. 재료. Ph와 Pe는 전기 장비 및 계측 제품의 품질을 측정하는 중요한 매개 변수입니다.
자성이 강한 소재. 이러한 물질의 미시적 특성은 인접한 원자나 이온의 자기 모멘트가 규칙적으로 배열되어 강자성 또는 강자성을 나타내는 것입니다. 거시적 특성은 외부 자기장의 작용 하에서 명백한 자화 강도를 갖는다는 것입니다. 4 / 17
화학 성분 분류에 따르면 기본적으로 금속 자성 재료와 페라이트의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. ①금속자성재료. 주로 철-실리콘 합금, 철-니켈 합금, 철-코발트 합금, 사마륨-코발트 합금, 백금-코발트 합금, 망간-알루미늄 합금 등과 같은 철, 니켈, 코발트 원소 및 그 합금. 금속 연자성 재료는 일반적으로 강자성을 나타내며 포화 자화가 높고 퀴리 온도가 높으며 온도 계수가 낮으며 교류 전자기장에서 큰 와전류 손실 및 표피 효과를 갖습니다. 따라서 금속 연자성 재료는 일반적으로 낮은 재료에 적합합니다. -주파수, 고전력 전력 및 전자 산업. 예를 들어 규소강판의 포화자기유도강도는 약 2T(테슬라)로 일반 페라이트에 비해 5배 이상 강해 전력용 변압기에 널리 사용된다. 금속 영구 자석 재료는 현재 높은 자기 에너지 제품을 가지고 있으며, 특히 항공 우주 및 기타 우주 기술 분야에 사용하기에 적합한 작고 가벼운 영구 자석 장치를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 단점은 니켈, 코발트 및 희토류 금속입니다. 가격이 비싸고 재료 공급원이 거의 없습니다. ② 페라이트. 산화철을 주성분으로 하는 자성 산화물을 말하며, 초기에는 "산화철 자석" 또는 줄여서 "산화철"로 번역했습니다. 그 이유는 제조 공정이 세라믹 및 분말 야금 공정을 따르기 때문입니다. 때로는 자기라고도합니다. 대부분이 페리자성체이므로 포화자화가 낮으나, 금속자성재료에 비해 저항률이 106배 이상 높고, 교류전자기장에서의 손실이 낮은 특성을 나타낸다. 고주파, 마이크로파 및 광주파수 대역에 사용될 때 페라이트는 주로 망간-아연 페라이트, 니켈-아연 페라이트 등과 같은 스피넬 유형(천연 MgAl2O4 스피넬과 동형)으로 구분됩니다. .; 천연 Pb(Fe7)과 동형인 바륨과 같은 이트륨 철 석류석형 페라이트(Y3Fe5O12)) 등과 같은 석류석형[천연(Fe,Mn)3Al2(SiO4)3 석류석과 동형]; .5)Mn3.5Al0.5Ti0.5)O19 마그네토플럼바이트
페라이트(BaFe)O2+
1219), Y형 페라이트(Ba2MeFe12)O22) 등 자화축은 육각형 평면에 있습니다. 용도별 분류 대략 6가지 범주로 나눌 수 있습니다(자성 재료의 종류와 응용 범위가 넓기 때문에 실제로 이 6가지 범주를 완전히 요약할 수는 없습니다).
①영구자석재료는 강자성재료라고도 한다. 보자력과 잔류성 값이 높습니다. 영구자석 소재의 장점은 일반적으로 최대 자기에너지곱(BH)m으로 측정됩니다. 예: 알니코 합금, 사마륨 코발트 합금, 망간 알루미늄 합금, 철 크롬 코발트 합금, 바륨 페라이트, 스트론튬 페라이트 등
②연자성 재료.
보자력이 낮고 히스테리시스 루프가 더 좁습니다. 주요 성능은 일반적으로 초기 투자율, 포화 자기 유도 강도 및 AC 손실로 표시됩니다. 주요 재료로는 순철, 철-실리콘 합금 계열, 철-니켈 합금 계열, 망간-아연 페라이트, 니켈-아연 페라이트 등이 있습니다. 연자성 재료는 자성 재료 중 가장 다양하고 널리 사용되는 유형으로, 주로 변압기,
모터 및
발전기의 자성 재료로 사용됩니다. 부품은 전자 산업에서 만들어지며 텔레비전, 라디오, 통신 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.
③ 순간자성체. 직사각형 모양의 히스테리시스 루프와 작은 보자력을 갖는 연자성 재료는 일반적으로 최대 자기 유도 강도 Bm에 대한 잔류 자성 Br의 비율인 직사각형 비율 Br/Bm을 특징으로 합니다. 주요 재료로는 리튬 망간 페라이트, 망간 마그네슘 페라이트 등이 있습니다. 전자 컴퓨터, 자동 제어 및 기타 기술의 메모리 구성 요소, 스위치 및 논리 구성 요소의 재료로 자주 사용됩니다.
④자이로자성체. 자이로자기 효과를 활용한 자성체는 주로 마이크로파 주파수 대역에 사용되며, 주요 특성은 복소 텐서 투자율, 포화 자화 등으로 나타납니다. 일반적으로 사용되는 재료는 가넷 페라이트, 리튬 페라이트 등입니다. 절연체, 순환기, 위상 천이기 등과 같은 다양한 유형의 마이크로파 장치를 생산할 수 있습니다. 1952년 이래로 마이크로파 분야에 페라이트를 적용함으로써 마이크로파 기술의 혁명적인 변화가 촉진되었습니다. 페라이트의 텐서 투자율 특성을 이용하여 일련의 비가역 마이크로파 장치를 제작할 수 있으며, 주파수 체배기, 발진기 등과 같은 페라이트의 비선형 효과를 이용하여 일련의 능동 장치를 설계할 수 있습니다. ⑤ 압자성 재료. 자기변형 효과를 이용한 자성재료는 자기변형계수로 주요 성질을 나타내는데, 일반적으로 기계적 에너지와 전기적 에너지의 상호변환을 위해 사용된다. 예를 들어 다양한 초음파 장치, 필터, 자기 연선 메모리, 진동 측정기 등을 만들 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 재료는 니켈 시트, 니켈 페라이트 등입니다. 자기-음향 결합 효과는 현재 새로운 응용 분야를 탐구하기 위해 심층적으로 연구되고 있습니다.
⑥자기 녹음 자료. 여기에는 주로 자기 헤드 재료와 자기 기록 매체의 두 가지 범주가 포함됩니다. 전자는 연자성 재료이고 후자는 적용의 중요성과 특수 성능 요구 사항으로 인해 다른 범주로 분류됩니다. 연자성 재료의 일반적인 특성 외에도 자기 헤드 재료에는 높은 기록 밀도와 낮은 마모가 요구되는 경우가 많습니다. 일반적으로 사용되는 것에는 열압착 다결정 페라이트, 단결정 페라이트, 알루미늄-실리콘 철합금, 경질 램 합금 등이 포함됩니다. 자기 기록 매체는 전기적 정보가 자기 헤드를 통과하여 일정한 잔류성을 가지고 테이프에 기록될 수 있도록 큰 잔류자기 값과 적절하게 높은 보자력 값을 요구합니다. 일반적으로 사용되는 재료는 γ-산화철입니다. 기록 밀도가 높은 재료로는 이산화 크롬 금속 필름 등이 있습니다. 현재 자기기록은 기록, 코딩, 비디오 녹화 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 이에 따라 최근 자기기록재료의 출력이 비약적으로 증가하고 있다. 광범위하게 말하면, 자성 버블 재료도 이 범주에 속합니다.
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자성재료는 끊임없이 발전하고 있다. 예를 들어, 비정질 자성재료, 자성 반도체 등은 현재 매우 활발한 연구 분야입니다. 자성 재료의 사용은 점점 더 광범위해지고 있습니다.
참고문헌
Li Yinyuan 및 Li Guodong, 편집자: "Ferrite Physics", 개정판, Science Press, Beijing, 1978. Guo Yicheng: "강자성학", 고등 교육 출판부, 베이징, 1965년. R.S. Tebel 및 D.J. Craik 저작, 베이징 금속공학 연구소 번역: "자성 재료", Science Press, 베이징, 1979. (R.S.Tebble and D.J.Craik, 자성 재료, Wiley Interscience, London, 1969.)
넓은 의미에서 자기 질서를 갖는 강한 자성 재료에는 약한 자성과 자성을 적용할 수 있는 역 재료도 포함됩니다. 자기 효과. 강자성 물질. 자성은 물질의 기본 특성이다. 물질은 내부 구조와 외부 자기장의 특성에 따라 반자성체, 상자성체, 강자성체, 반강자성체, 페리자성체로 나눌 수 있습니다. 강자성체와 페리자성체는 강한 자성을 띠는 물질이고, 반자성체와 상자성체는 약한 자성을 띠는 물질입니다. 자성재료는 그 성질에 따라 금속과 비금속의 두 가지로 분류됩니다. 전자에는 주로 전기강판, 니켈기 합금, 희토류 합금이 포함되고, 후자에는 주로 페라이트 재료가 포함됩니다. 용도에 따라 연자성재료, 영구자성재료, 기능성자성재료로 구분됩니다.
기능성 자성 재료에는 주로 자기 변형 재료, 자기 기록 재료, [[자기 저항 재료], 자성 버블 재료, 광자기 재료, 자이로자성 재료 및 자성 박막 재료 등이 포함됩니다. 자성 재료의 기본 자기 특성에는 자화 곡선, 자기 이력 현상이 포함됩니다. 루프 및 자기 손실 등
자석
단위 질량의 자성체는 교류 자기장에서 자화됩니다. 변화하는 자기장에서 흡수되어 열의 형태로 소멸되는 전력을 자기 손실, 또는 철 손실에는 히스테리시스 손실과 와전류 손실이 포함됩니다. 히스테리시스로 인한 에너지 손실은 히스테리시스 루프로 둘러싸인 면적에 비례하는 히스테리시스 손실입니다. 교류 자기장에서 전도성 물질은 와전류로 인한 저항 손실을 와전류 손실이라고 합니다.
2부: 전자파 차폐재 선택 및 설계의 포인트
전자파 차폐재 선택 및 설계의 포인트
차폐는 전도이다 한 영역에서 다른 영역으로의 전기장, 자기장 및 전자기파의 유도 및 방사를 제어하기 위한 금속 절연. 구체적으로, 차폐체는 간섭 전자기장이 외부로 확산되는 것을 방지하기 위해 구성 요소, 회로, 어셈블리, 케이블 또는 전체 시스템의 간섭 소스를 둘러싸는 데 사용됩니다. 외부 세계의 영향을 받지 않도록 합니다. 쉴드는 외부 간섭 전자파로부터 에너지(와전류 손실)를 흡수하고 에너지를 반사(쉴드에 전자파가 인터페이스 반사)하며 에너지(쉴드에 전자파가 인터페이스 반사) 및 내부 전자파를 상쇄하는 역할을 하기 때문에 전선, 케이블, 부품, 회로 또는 시스템에서 발생하는 내부 전자파. 자기 유도는 차폐층에 역전자파를 생성하여 전자파 간섭 효과의 일부를 상쇄할 수 있으므로 차폐체는 간섭을 약화시키는 기능을 갖습니다.
(1) 간섭하는 전자기장의 주파수가 높을 경우 저항률이 낮은 금속재료에서 발생하는 와전류를 이용하여 외부 전자파를 상쇄시켜 차폐효과를 얻는다.
(2) 간섭하는 전자파의 주파수가 낮은 경우에는 투자율이 높은 재료를 사용하여 차폐 내부의 자력선을 제한하고 차폐 공간으로 확산되는 것을 방지해야 합니다.
(3) 고주파 및 저주파 전자기장 모두에 대해 우수한 차폐 효과가 필요한 경우
다층 차폐는 종종 다음으로 구성됩니다. 다른 금속 재료.
많은 사람들이 전자파 차폐의 원리를 이해하지 못하고 금속 상자를 만든 다음 상자를 접지하면 전자파 차폐 역할을 할 수 있다고 생각합니다. 이 개념에 따른 결과는 실패입니다. 전자기 차폐는 차폐의 접지 여부와 아무런 관련이 없기 때문입니다. 실드의 차폐 효과에 실제로 영향을 미치는 요소는 두 가지뿐입니다. 하나는 전체 실드 표면이 전도성이고 연속적이어야 한다는 것이고, 다른 하나는 실드를 직접 관통하는 도체가 없어야 한다는 것입니다. 쉴드에는 전도성 불연속성이 많이 있습니다. 가장 중요한 유형은 쉴드의 서로 다른 부분의 접합부에 형성된 비전도성 간격입니다. 이러한 비전도성 틈은 마치 용기의 틈새에서 액체가 새는 것처럼 전자기 누출을 발생시킵니다. 이러한 누출을 해결하는 한 가지 방법은 전도성 탄성 재료로 틈을 채워 비전도성 지점을 제거하는 것입니다. 마치 액체 용기의 틈을 고무로 채우는 것과 같습니다. 이 탄성 전도성 충진재는 전자기 밀봉 가스켓입니다.
많은 문헌에서 전자파 차폐를 액체밀봉용기에 비유하는 경우가 있는데, 전도성 탄성재질로 방수가 될 정도로 틈을 막아야 전자파 누출을 막을 수 있는 것으로 보인다. . 사실 이는 정확하지 않습니다. 틈이나 구멍에서 전자파가 새는지 여부는 전자파의 파장에 대한 틈이나 구멍의 크기에 따라 달라지기 때문입니다. 파장이 개구부 크기보다 훨씬 크면 뚜렷한 누출이 발생하지 않습니다. 따라서 간섭 주파수가 더 높고 파장이 더 짧은 경우 전자기 밀봉 개스킷을 사용해야 합니다. 특히 간섭 주파수가 10MHz를 초과하는 경우 전자기 밀봉 개스킷의 사용을 고려해야 합니다.
전자기 밀봉 개스킷으로는 신축성이 있고 전기 전도성이 좋은 재료라면 무엇이든 사용할 수 있다. 이 원리에 따라 제조된 전자기 밀봉 개스킷은 다음과 같습니다.
전도성 고무: 실리콘 고무에는 은가루, 구리 가루, 알루미늄 가루 등의 금속 입자가 전체 중량의 70~80%를 차지합니다. 및 은도금된 구리 분말, 은도금된 알루미늄 분말, 은도금된 유리 볼 등. 이 소재는 실리콘 고무의 우수한 탄성 특성을 일부 유지하며 우수한 전기 전도성을 갖습니다.
금속 편조 메쉬: 베릴륨 구리선, 모넬선 또는 스테인레스 스틸 선을 편조하여 긴 관형 스트립으로 만든 것으로, 모양이 차폐 케이블의 차폐층과 매우 유사합니다.
그러나 이 실드 라이너는 하나의 와이어로 편조되는 반면, 여러 개의 와이어로 편조되는 케이블 쉴딩의 편조 방법은 다릅니다. 비유하자면 스웨터 소매와 같습니다. 금속 메쉬의 탄성을 높이기 위해 메쉬 튜브에 고무 코어를 추가하는 경우가 있습니다.
핑거리드(Finger reed) : 베릴륨동으로 만든 리드로 탄력성과 전도성이 좋다. 전도성과 탄력성.
다중 전도성 고무: 두 겹의 고무로 구성되어 있으며 내부 층은 일반 실리콘 고무, 외부 층은 전도성 고무입니다. 이 소재는 기존 전도성 고무의 약한 탄성 단점을 극복해 고무의 탄성을 충분히 반영할 수 있다. 이는 고무 코어가 있는 철망 스트립처럼 작동합니다.
사용할 전자기 밀봉 개스킷 유형을 선택할 때 차폐 효율성 요구 사항, 환경 밀봉 요구 사항, 설치 구조 요구 사항, 비용 요구 사항 등 4가지 요소를 고려해야 합니다. 다양한 라이닝 소재의 특성을 표와 같이 비교합니다.
차폐는 메커니즘에 따라 전기장 차폐, 자기장 차폐, 전자파 차폐로 나눌 수 있습니다.
1 전기장 차폐 차폐 메커니즘: 전기장 유도를 분산 커패시턴스 간의 결합으로 생각하십시오.
디자인 포인트:
a. 차폐판은 보호 대상에 가까이 두는 것이 좋으며, 차폐판은 접지가 잘 되어 있어야 합니다! ! !
b. 차폐판의 모양은 차폐 효율에 큰 영향을 미칩니다. 완전히 밀폐된 금속 상자가 가장 좋지만 엔지니어링에서는 달성하기 어렵습니다!
c. 차폐판의 재질은 양호한 도체를 사용하는 것이 바람직하지만, 강도가 충분하다면 두께에 대한 요구 사항은 없습니다.
2 자기장 차폐 자기장 차폐는 일반적으로 DC 또는 저주파 자기장을 차폐하는 것을 말합니다.
그 효과는 전기장 차폐 및 전자파 차폐보다 훨씬 나쁩니다. 차폐 메커니즘: 주로 투자율이 높은 재료의 낮은 자기 저항에 의존하여 자속을 전환하여 차폐 내부의 자기장을 크게 약화시킵니다.
디자인 포인트:
a. 퍼멀로이와 같은 높은 투자율 재료를 사용하십시오.
b. 차폐물의 자기 저항이 작습니다. c. 차폐물을 통과하는 자속을 최소화하기 위해 차폐물을 차폐물 가까이에 두지 마십시오.
d. 접합부, 통풍구 등으로 인해 실드의 자기 저항이 증가하여 실드 효과가 감소할 수 있습니다.
e. 강한 자기장을 차폐하기 위해 이중층 자기장 차폐체 구조를 사용할 수 있습니다. 외부의 강한 자기장을 차폐해야 하는 경우 차폐의 외부 층은 실리콘 강철과 같이 쉽게 포화되지 않는 재료로 만들어야 하며, 내부 층은 포화되기 쉬운 높은 자기 투과성 재료로 만들 수 있습니다. , 퍼멀로이와 같은. 반대로 강한 내부 자기장을 차폐하려면 물질의 배열을 반대로 해야 한다. 내부 및 외부 실드를 설치할 때 이들 사이의 절연에 주의하십시오. 접지 요구 사항이 없는 경우 절연 재료를 지지대로 사용할 수 있습니다. 접지가 필요한 경우 비강자성 재료(예: 구리 및 알루미늄)를 지지대로 사용할 수 있습니다.
3 전자기장 차폐 전자기장 차폐는 전자기장이 우주로 전파되는 것을 방지하기 위해 차폐체를 사용하는 조치입니다.
3부: 강자성 재료의 특성
강자성 재료의 특성
강자성 재료는 강한 자화 특성을 가지며 컬렉터 링은 외부에 있습니다. 자기장을 이용하면 외부 자기장보다 훨씬 큰 추가 자기장이 생성될 수 있다. 철심만 있는 코일의 자기장은 철심이 없는 코일의 자기장보다 훨씬 강하므로 모터, 전기 제품 및 기타 장비에는 철심을 사용해야 합니다. 이 카본 브러시는 더 작은 전류를 사용하여 더 강한 자기장을 생성하여 코일의 부피와 무게를 크게 줄일 수 있습니다.
철 재료는 주로 다음과 같은 정전압 스프링의 자기 특성을 가지고 있습니다.
① 높은 투자율. 강자성 물질의 투자율은 일반적인 상황에서 비강자성 물질의 투자율보다 훨씬 큽니다.
②잔류자기. 강자성 재료가 자기 브러시리스 및 링 없는 스타터로 변환된 후 여기 전류가 o로 감소되면 일정량의 잔류 자성이 여전히 강자성 재료에 유지될 수 있습니다.
3 자기 포화. 강자성 물질의 자기장이 특정 수준까지 증가한 후에는 자기장 강화가 극도로 느려지고 포화 값에 도달합니다.
④히스테리시스. 강자성 물질의 교번 자화 과정에서 자기 유도 강도의 변화는 자기장 강도의 변화보다 뒤쳐져 히스테리시스 손실을 유발합니다.
강자성 재료는 종종 연질 재료와 강자성 재료의 두 가지 범주로 구분됩니다.
연자성 재료의 잔류 자성 및 히스테리시스 손실은 일반적으로 사용되는 연자성 재료에는 규소 강판(전기 강판), 주강 및 주철이 포함됩니다. 경자성 재료의 잔류 자성과 히스테리시스 손실은 상대적으로 큽니다. 경자성 재료가 자화되면 강한 잔류 자성을 얻을 수 있으며 자성을 없애기가 쉽지 않습니다. 일반적으로 사용되는 경자성 재료로는 텅스텐강, 알루미늄-니켈-다이아몬드 합금 등이 있으며 주로 영구자석을 만드는 데 사용됩니다.