Ferromágneses anyagok (Járműanyagok c. Bs.C. tárgy) Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Gépjárművek és Járműgyártás Tanszék Ferromágneses anyagok (Járműanyagok c. Bs.C. tárgy) Készítette: Bán Krisztián Budapest, 2013

Anyag viselkedése mágneses térben Maxwell egyenlete: B= μ0H+M M=M(H) B=μH μ=μ(H) M= μ0H B=μ0(1+)H μr= 1+ H: mágneses térerősség vektora: (A/m), B: indukció vektor: (Vs/m2), M: mágnesezettség vektora: (Vs/m2), μ: permeabilitás: (Vs/Am), μ0: vákuum permeabilitása: (Vs/Am), μr: relatív permeabilitás: dimenzió nélküli mennyiség.

Anyag viselkedése mágneses térben Diamágneses anyagok Paramágneses anyagok Ferromágneses anyagok (Guy)

Anyag viselkedése mágneses térben (Varga)

Anyag viselkedése mágneses térben

Anyag viselkedése mágneses térben

Anyag viselkedése mágneses térben

Anyag viselkedése mágneses térben

Anyag viselkedése mágneses térben

Anyag viselkedése mágneses térben

A ferromágneseség atomi szinten Elektronok: pályamágneses momentuma, saját mágneses momentuma → spinkompenzálatlan elektronok → lezáratlan d vagy f alhéj. Egysége a Bohr-magneton, jelölése: μB. (Kittel)

A ferromágneseség atomi szinten Kicserélődés jelensége: Kötött elektronok: Heisenberg modell: EHeis= –2Jexs1s2 Szabad elektron elmélet: 1. ábra A kicserélődési felhasadás je-lensége: (a) a felhasadás ellenére átfe-dés van a két energiasáv között, (b) a nagyobb kicserélődési felhasadás. (Jiles)

A ferromágneseség atomi szinten Átlagos atomtávolságok hatása: 2. ábra A Bethe–Slater görbe, mely megadja a kicserélődési in-tegrál (J) értékét az atomok kö-zötti távolság (a) és a d héj suga-rának (d) függvényében. Befolyásoló tényezők: fázisátalakulás, allotróp módosulatok, belső fezsültségek: rácshibák, hőkezelés, intersztíciós oldódás, … (Holics)

A ferromágneseség atomi szinten Példa: (Novák)

A ferromágneseség atomi szinten Ötvözés hatása: Fig. 1. The Slater–Pauling curve which gives the net magnetic moment per atom as a function of the number of 3d electrons per atom.

A ferromágneseség atomi szinten A hőmérséklet hatása: Direkt hatás: 3. ábra A spontán mágnesezettség alakulása a hőmérséklet függvényé-ben vas, kobalt és nikkel egy do-ménjén belül. (Jiles) Indirekt hatás: szerkezeti tulajdonságokon keresztül

Doménszerkezet: (Kittel)

Doménszerkezet: Felmágnesezés, doménfal mozgása: (Kittel)

Ferromágneses anyagok: A telítési indukció és a relatív per-meabilitás kapcsolata különböző lágymágneses anyagcsaládokban. (McHenry)

Ferromágneses anyagok: (???)

Mikroszerkezet, szemcseméret hatása: A mágneses tulajdonságok módosítása: Mikroszerkezet, szemcseméret hatása: (Herzer)

A mágneses tulajdonságok módosítása:

A mágneses tulajdonságok módosítása: (Mészáros István)

A mágneses tulajdonságok módosítása: Hőkezelések: feszültségmentesítés, mágnesteres hőkezelés. 8. ábra A permeabilitás térerő függése különböző hőmérsékleten hőkezelt Fe40Ni40Si6B14 minták esetében. 6. ábra Nanokristályos FINEMET ötvözet DC mágnesezési görbéje mágnesteres hő-kezelés után. (Varga)

A mágneses tulajdonságok módosítása: Nanokristályos vasmaganyagok gyártása: A termodinamikai állapotjelzők és a fajtérfogat sematikus ábrázolása az üvegátalakulás során két különböző hűtési sebességgel előállított üveg esetében.

A mágneses tulajdonságok módosítása: Nanokristályos vasmaganyagok gyártása: (Varga) 4. ábra FINEMET típusú ötvözet mágnesezési görbéje 5kHz-en mérve. 1– hőkezeletlen minta, 2– 400°C-on 1 óráig hőkezelt minta, 3– 520°C-on 1 óráig hőkezelt minta.

Izoterm hőkezelés hatása Fe80B20 fémüveg Curie-hőmérsékletére. A mágneses tulajdonságok módosítása: A szerkezeti relaxáció hatása: Pl. a TC változása: A termodinamikai állapotjelzők és a fajtérfogat sematikus ábrázolása az üvegátalakulás során két különböző hűtési sebességgel előállított üveg esetében. Izoterm hőkezelés hatása Fe80B20 fémüveg Curie-hőmérsékletére.

A termomágneses görbe A termomágneses görbe kiértékelése: 16. ábra Hidegen hengerelt kristályos nikkel lemez termomágneses gör-béje, és a Curie-hőmérséklet meghatározásához használt segédvonalak.

Lágymágneses anyagok

Lágymágneses anyagok Fe–Si ötvözetek: nagy telítés, nagyobb veszteség → kis frekvencia, trafólemez.

Lágymágneses anyagok Fe–Ni ötvözetek: Permalloy, Magneperm, Mumetal, Supermalloy nagy fajlagos ellenállás, kis magnetostrikció, kis anizotrópia → nagy relatív permeabilitás, tekercsvasmagok, transzformátorok, nagyobb frekv. alkalmazások.

Lágymágneses anyagok Fe–Co ötvözetek: Permendur, Hiperco és Supermendur - nagy telítési indukció → elektromágnesek (egyenáramú), beavatkozók. Amorf ötvözetek: kis koercitív erő → kis hiszterézisveszteség, nagy permeabilitás, nagy fajlagos ellenállás, kisebb Curie-pont, nagy fluxussűrűség, nagyobb vasveszteség, kis telítési indukció → inkább nanokristályos anyagok, nanokristályos szalagok kiinduló anyaga. Nanokristályos ötvözetek: 10–15 nm, esetleg részleges amorf hányad, kis koercitív erő → kis hiszterézisveszteség, nagy permeabilitás, nagy fajlagos ellenállás, nagyobb telítési indukció, nagyobb frekvencia, kisebb teljesítmény, zavarszűrők, kapcsolóüzemű tápegységek Lágy ferritek: porkohászati kerámiák, szigetelőanyagok → nagy frekvenciára jó, a frekvenciával egy határértékig nem változik a permeabilitás, kis telítési indukció, zavarszűrő, híradástechnika, rúdantenna, szélessávú jel transzformátor

Keménymágneses anyagok