Классификация магнитомягких материалов по химическому составу

Технически чистое железо (низкоуглеродистая электротехническая сталь). Это железо, содержащее ограниченное количество примесей, прежде всего углерода, получаемое методами прямого восстановления чистых руд, а также с применением электролитического или карбонильного процесса.
Технически чистое железо — дешевый и технологичный материал, хорошо штампуется и обрабатывается на всех металлорежущих станках, обладает высокими магнитными свойствами в постоянных магнитных полях. Основной недостаток технически чистого железа — малое значение удельного электрического сопротивления, что ограничивает область его применения как магнитного материала постоянными магнитными полями. В переменных полях железо применять нецелесообразно ввиду больших потерь на вихревые токи.
Технически чистое железо имеет очень большое значение как шихтовой материал для получения почти всех ферромагнитных сплавов.

Электротехнические (кремнистые) стали. Материалы этой группы представляют собой твердый раствор кремния в железе.
К преимуществам электротехнических сталей относятся большее, чем у технически чистого железа, значение удельного электрического сопротивления и высокие магнитные свойства. Основными недостатками этих сталей являются повышенная твердость и хрупкость, а также пониженные по сравнению с железом значения индукции насыщения. Электротехнические стали изготавливаются горячекатаными с изотропными магнитными свойствами и холоднокатаными (малотек-стурированными и текстурированными) с анизотропией магнитных свойств.
Электротехнические стали находят наибольшее применение среди других магнитных материалов для изготовления магнитопроводов электрических машин, магнитов, дросселей и других устройств, рассчитанных на работу при частоте до 400-500 Гц в области малых, средних и сильных магнитных полей, в постоянных полях и иногда при повышенных частотах (до 10 кГц).

Пермаллои. Это сплавы железа с никелем или железа с никелем и кобальтом, обычно легированные молибденом, хромом и некоторыми другими элементами. Основное преимущество пермаллоев — очень высокая магнитная проницаемость в слабых магнитных полях и малая коэрцитивная сила. Недостатки пермаллоев: большая чувствительность магнитных свойств к механическим напряжениям, пониженные значения индукции насыщения и сравнительно высокая стоимость. Высокие магнитные свойства у пермаллоев получают лишь после отжига готовых изделий в водороде или вакууме, что усложняет их изготовление.
Пермаллои применяют для изготовления магнитных элементов измерительных, электронных и радиотехнических устройств, работающих в слабых постоянных и переменных полях с частотой до нескольких десятков килогерц, а для сверхтонкого проката — и с более высокой частотой.
Пермаллои достаточно успешно можно использовать для изготовления магнитных экранов для защиты как от постоянных, так и переменных полей, а также и для изготовления магнитопроводов магнитных систем.

Магнитомягкие ферриты. Такие материалы представляют собой смесь окислов некоторых металлов. Промышленные магнитомягкие ферриты — это в основном поликристаллические материалы, синтезируемые по керамической технологии. Наибольшее применение имеют марганец-цинковые (низкочастотные) и никель-цинковые (высокочастотные) ферриты.
Удельное сопротивление ферритов в 10⁶ - 10¹³ раз больше удельного сопротивления металлических материалов, а потери на вихревые токи соответственно меньше. Это позволяет использовать ферриты при изготовлении изделий, предназначенных для работы в областях звуковых и радиочастот. К недостаткам ферритов следует отнести низкие значения индукции насыщения, сравнительно малую магнитную проницаемость, большую зависимость магнитных свойств от температуры, значительные хрупкость и твердость. Применение магнитомягких ферритов для получения изделий, рассчитанных на работу в постоянных магнитных полях или при промышленной частоте, нецелесообразно.

Магнитодиэлектрики. Так называют конгломерат из измельченного ферромагнетика, частицы которого электрически изолированы друг от друга пленками из немагнитного материала, являющегося одновременно механической связкой.
Магнитодиэлектрики, так же как ферриты, обладают большим удельным электрическим сопротивлением и являются высокочастотными материалами. Их преимущества по сравнению с ферритами заключаются в более высокой стабильности свойств и в хорошей воспроизводимости характеристик, а недостатком является более низкая магнитная проницаемость.

Аморфные магнитные материалы. Это сплавы, состоящие из одного или более переходных элементов (Fe, Со, Ni), сплавленных со стеклообразователем (В, С, Р, Si, А₁) и другими элементами (Сг, Мn), вводимыми для придания материалу особых свойств.
Быстрое охлаждение (скорость охлаждения достигает 10⁶ ^оС/с) расплава на вращающемся медном барабане позволяет получать тонкие ленты (20-30 мкм) магнитодиэлектрика. Технология изготовления изделий из аморфных магнитных материалов дает возможность за счет вариаций состава, термической и термомагнитной обработки получать изделия с различными магнитными свойствами материала (разнообразные формы петель гистерезиса, очень широкий диапазон значений магнитных параметров и их сочетаний).
Эти магнитные материалы нашли широкое применение для изготовления сердечников магнитов и дросселей благодаря своим высоким магнитным свойствам в широком диапазоне частот — вплоть до 1-2 МГц.
Высокие значения индукции насыщения, малые коэрцитивные силы, в несколько раз большее, чем у железа, удельное электрическое сопротивление позволяют успешно применять аморфные магнитные материалы в магнитных системах на постоянных магнитах — как в качестве магнитопровода, так и в качестве полюсных наконечников, особенно в тех устройствах, где недопустимо появление вихревых токов. Прочие магнитомягкие материалы. Кроме указанных основных групп магнитомягких материалов в некоторых случаях применяют материалы с особыми свойствами, например сплавы железа с кобальтом, имеющие очень высокие значения индукции насыщения (пермендюры).