Исследование зависимости магнитных свойств материала на основе порошкового железа от его пористости
Предложена аналитическая зависимость, позволяющая определять магнитные свойства (основную кривую намагничивания и магнитную проницаемость) с учетом пористости порошкового материала на основе железа....
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Современные проблемы физического материаловедения |
|---|---|
| Datum: | 2009 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем матеріалознавства імені І.М. Францевича НАН України
2009
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28662 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Исследование зависимости магнитных свойств материала на основе порошкового железа от его пористости / О.В. Власова, Л.Н. Ткаченко // Современные проблемы физического материаловедения: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2009. — Вип. 18. — С. 105-108. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-28662 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Власова, О.В. Ткаченко, Л.Н. 2011-11-15T18:49:29Z 2011-11-15T18:49:29Z 2009 Исследование зависимости магнитных свойств материала на основе порошкового железа от его пористости / О.В. Власова, Л.Н. Ткаченко // Современные проблемы физического материаловедения: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2009. — Вип. 18. — С. 105-108. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. XXXX-0073 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28662 621.762 Предложена аналитическая зависимость, позволяющая определять магнитные свойства (основную кривую намагничивания и магнитную проницаемость) с учетом пористости порошкового материала на основе железа. ru Інститут проблем матеріалознавства імені І.М. Францевича НАН України Современные проблемы физического материаловедения Исследование зависимости магнитных свойств материала на основе порошкового железа от его пористости Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Исследование зависимости магнитных свойств материала на основе порошкового железа от его пористости |
| spellingShingle |
Исследование зависимости магнитных свойств материала на основе порошкового железа от его пористости Власова, О.В. Ткаченко, Л.Н. |
| title_short |
Исследование зависимости магнитных свойств материала на основе порошкового железа от его пористости |
| title_full |
Исследование зависимости магнитных свойств материала на основе порошкового железа от его пористости |
| title_fullStr |
Исследование зависимости магнитных свойств материала на основе порошкового железа от его пористости |
| title_full_unstemmed |
Исследование зависимости магнитных свойств материала на основе порошкового железа от его пористости |
| title_sort |
исследование зависимости магнитных свойств материала на основе порошкового железа от его пористости |
| author |
Власова, О.В. Ткаченко, Л.Н. |
| author_facet |
Власова, О.В. Ткаченко, Л.Н. |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Современные проблемы физического материаловедения |
| publisher |
Інститут проблем матеріалознавства імені І.М. Францевича НАН України |
| format |
Article |
| description |
Предложена аналитическая зависимость, позволяющая определять магнитные свойства (основную кривую намагничивания и магнитную проницаемость) с учетом пористости порошкового материала на основе железа.
|
| issn |
XXXX-0073 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28662 |
| citation_txt |
Исследование зависимости магнитных свойств материала на основе порошкового железа от его пористости / О.В. Власова, Л.Н. Ткаченко // Современные проблемы физического материаловедения: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2009. — Вип. 18. — С. 105-108. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT vlasovaov issledovaniezavisimostimagnitnyhsvoistvmaterialanaosnoveporoškovogoželezaotegoporistosti AT tkačenkoln issledovaniezavisimostimagnitnyhsvoistvmaterialanaosnoveporoškovogoželezaotegoporistosti |
| first_indexed |
2025-11-25T21:04:50Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:04:50Z |
| _version_ |
1850547954164695040 |
| fulltext |
УДК 621.762
Исследование зависимости магнитных свойств
материала на основе порошкового железа
от его пористости
О. В. Власова, Л. Н. Ткаченко
Предложена аналитическая зависимость, позволяющая определять магнитные
свойства (основную кривую намагничивания и магнитную проницаемость) с
учетом пористости порошкового материала на основе железа.
Введение
Во многих отраслях промышленности и приборостроении в последние
годы широко используют порошковые материалы, в том числе и магнитные.
Поэтому важной задачей является установление зависимости магнитных
свойств порошкового материала от его остаточной пористости. Известны
несколько работ в этом направлении, результаты которых носят общий
характер и не позволяют применить их к конкретному материалу [1—3].
Цель представленной работы — анализ и моделирование влияния
пористости на магнитные свойства магнитомягкого материала на основе
железа.
Важнейшими магнитными свойствами магнитомягких материалов
являются основная кривая намагничивания и магнитная проницаемость,
зависящие от химического состава материала и его структуры. Основная
кривая намагничивания, определяющая связь между напряженностью
магнитного поля Н и магнитной индукцией В в материале (опытном
образце), является фундаментальной характеристикой, поскольку на её
основе можно установить большинство магнитных свойств материала.
В случае использования изделий, изготовленных из порошковых
материалов, следует также учитывать дополнительные факторы, влияющие
на их магнитные характеристики. К ним, прежде всего, относится
пористость готового изделия, поскольку на поверхности пор возникает
размагничивающее поле, которое приводит к снижению прохождения маг-
нитного потока в материале и тем самым способствует уменьшению
магнитной индукции и магнитной проницаемости. Кроме того, материал
с максимально возможными магнитными характеристиками должен
иметь однородную структуру с минимальным содержанием включений и
пор [3, 4]. Однако это условие не всегда является определяющим.
Экспериментальная часть
В качестве объекта исследования выбран железный порошок марки
ПЖРВ3.314.28 производства Броварского казенного завода порошковой
металлургии. В работе использована технологическая схема, включающая
холодное прессование с усилием 200—800 МПа и спекание образцов в
водороде при температуре 800 °С. Пористость в материале формировали
изменением давления прессования. Полученный материал пористостью
5—30% имеет структуру феррита (α-Fe) (рис. 1).
© О. В. Власова, Л. Н. Ткаченко, 2009
105
Рис. 1. Микроструктура спеченного
порошкового пористого материала на
основе железа, х150.
Магнитные характеристики
порошковых материалов исследовали
в постоянном магнитном поле по
стандартной методике на измерительной информационной системе Б5045 на
кольцевых образцах в соответствии с требованиями ГОСТ 8. 377-80.
Магнитную индукцию в образце определяли, измеряя вольтсекундную
площадь импульса напряжения, который находится в измерительной
обмотке, при изменении направления намагничивающего тока. Магнитную
проницаемость рассчитывали по формуле
H
B
=μ , (1)
где В — магнитная индукция, Тл; Н — напряженность магнитного поля, А/м.
Результаты и их обсуждение
Характер поведения магнитных характеристик образца на основе
железа марки ПЖРВ пористостью 5—30% в зависимости от напряжен-
ности магнитного поля наглядно виден на графиках (рис. 2, 3), на которых
экспериментальные данные представлены в виде точек. Как видно на
рисунке, максимальная магнитная индукция в поле напряженностью 2500 А/м
изменяется с 0,4 Тл для образцов пористостью 30% до 1,29 Тл при
пористости 5%. Аналогично изменяется и магнитная проницаемость.
Далее были построены аналитические зависимости для описания
полученных результатов эксперимента, на основе которых можно
анализировать и моделировать влияние пористости на магнитные свойства
магнитомягкого материала. Использован подход, применяемый авторами
при исследовании влияния легирования материала на его магнитные
свойства [5].
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800
Н, А/м
В
, Т
л
5
4
3
2
1
Рис. 2. Зависимость магнитной индукции спеченного
порошкового материала на основе железа от напряженности
магнитного поля и пористости (%) образца: 1 — 8,4; 2 — 9;
3 — 12,5; 4 — 19; 5 — 30.
106
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Н , А/м
М
аг
ни
тн
ая
п
ро
ни
ца
ем
ос
ть
1
2
3
4
Рис. 3. Зависимость магнитной проницаемости спеченного порош-
кового материала основе железа от напряженности магнитного
поля и пористости (%) образца: 1 — 8,4; 2 — 12,5; 3 — 19; 4 — 30.
При получении аналитических зависимостей множества кривых
намагничивания (рис. 2) вначале определяли вид функции для описания
любой из приведенных кривых. Из существующих подходов для этой цели
выбрано следующее аналитическое выражение:
В = К1 arctg ((K2(H – 70)), (2)
в котором коэффициенты К1 и K2 учитывают изменение пористости в
диапазоне 5—30%.
Таким образом, получены коэффициенты К1 и K2 для каждой из
приведенных кривых. Затем выбраны аналитические функции для
описания каждого из этих коэффициентов как функций пористости θ:
К1 = 1,17 (1 – 2θ)(1 – θ0,8); (3)
К2 = 0,0062 – 0,015θ. (4)
Уточненные значения коэффициентов в аналитических выражениях
(2)—(4) получены путем минимизации целевой функции
2
p
1
min )( BBФ
N
s
i −= ∑
=
(5)
в пространстве пяти переменных — коэффициентов в выражениях (3) и (4).
В целевой функции (5) использовали экспериментальные значения
магнитной индукции Вi (i = 1, …, N, где N — суммарное количество
экспериментальных значений для всех кривых намагничивания). Расчет-
ное значение магнитной индукции Вр определяли по выражению (2).
Графики полученных таким образом аналитических зависимостей
основных кривых намагничивания приведены на рис. 2 сплошной линией.
Аналитическое выражение для описания изменения максимальной
магнитной проницаемости в зависимости от пористости (рис. 3) получено
по той же методике, что и выражения (3) и (4), и имеет вид
μmax = 2600 (1 – 2,5θ) (1 – θ0,9). (6)
107
Выводы
Магнитные свойства порошкового материала зависят не только от
химического состава, но и от его пористости. Так, уменьшение пористости
с 5 до 12% приводит к снижению магнитной индукции в 3 раза и
магнитной проницаемости с 2500 до 300.
Полученные аналитические зависимости достаточно полно описывают
поведение магнитомягкого порошкового материала на основе железа в
постоянном магнитном поле и могут быть использованы для прогнозиро-
вания магнитных свойств магнитопроводов разной пористости.
1. Поляков В. В., Егоров А. В. Магнитная проницаемость пористых магнитно-
мягких металлов // Изв. вузов. Черная металлургия. — 1994. — № 2. —
С. 36—37.
2. Поляков В. В., Егоров А. В. Начальная магнитная восприимчивость пористых
ферромагнитных материалов // Физика металлов и металловедение. — 1993. —
76, вып. 1. — С. 172—174.
3. Хек К. Магнитные материалы и их техническое применение. — М.: Энергия,
1973. — 299 с.
4. Спеченные материалы для электротехники и электроники: (Справ.) / Под
ред. Г. Г. Гнесина и др. — М.: Металлургия, 1981. — 344 с.
Ткаченко Л. Н., Власова О. В. Экспериментально-аналитическая модель
магнитных свойств материала на основе порошкового сплава марки 79НМ //
Математические модели и вычислительный эксперимент в материаловедении. —
К.: Ин-т пробл. материаловедения НАН Украины. — 2005. — № 7. — С. 67—71.
108
|