Пермаллой: Никель-темір қоспасының магниттік қасиеттері мен қолданылуы
Permalloy
Пермаллой: Никель-темір қоспасы, жоғары магниттік өткізгіштігімен ерекшеленеді. Электр жабдықтарында, магниттік қорғау үшін қолданылады. Қасиеттері, қолданысы туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Пермаллой – никель-темір магниттік қорытпасы, құрамында шамамен 80% никель және 20% темір бар. 1914 жылы Bell Telephone Laboratories зертханасында физик Густав Элмен тапқан бұл қорытпа, өте жоғары магниттік өткізгіштігімен ерекшеленеді, бұл оны электрлік және электрондық құралдарда магниттік өзек материалы ретінде, сондай-ақ магниттік өрістерді тоқтатуға арналған магниттік қалқан ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Коммерциялық пермаллой қорытпаларының салыстырмалы магниттік өткізгіштігі шамамен 100 000-ға жетеді, ал қарапайым болат үшін бұл көрсеткіш бірнеше мыңды құрайды. Жоғары өткізгіштігінен басқа, оның басқа да магниттік қасиеттеріне төмен коэрцитивтілік, дерлік нөлдік магнитострикция және маңызды анизотроптық магниттік кедергі жатады. Магнитострикцияның төмен болуы өнеркәсіптік қолдану үшін маңызды, себебі ол өзгермелі кернеулердің магниттік қасиеттерде үлкен өзгерістерге алып келетін жұқа пленкаларда қолдануға мүмкіндік береді. Пермаллойдың электрлік кедергісі қолданылатын магниттік өрістің күшіне және бағытына қарай 5%-ға дейін өзгеруі мүмкін. Пермаллой қорытпалары әдетте, бетке орталықтанған кубикалық кристалл құрылымына ие, оның тор тұрақтысы шамамен 0,355 нм және 80% никель концентрациясының маңында орналасқан. Пермаллойдың кемшілігі – оның жеткілікті икемділігі мен өңделуінің қиындығы, сондықтан күрделі пішіндерді қажет ететін қолданулар, мысалы магниттік қалқандар, mu-металл сияқты басқа жоғары өткізгіш қорытпалардан жасалады. Пермаллой трансформатор ламинаттарында және магниттік жазу басында қолданылады.
Permalloy is a nickel–iron magnetic alloy, with about 80% nickel and 20% iron content. Invented in 1914 by physicist Gustav Elmen at Bell Telephone Laboratories, it is notable for its very high magnetic permeability, which makes it useful as a magnetic core material in electrical and electronic equipment, and also in magnetic shielding to block magnetic fields. Commercial permalloy alloys typically have relative permeability of around 100,000, compared to several thousand for ordinary steel. In addition to high permeability, its other magnetic properties are low coercivity, near zero magnetostriction, and significant anisotropic magnetoresistance. The low magnetostriction is critical for industrial applications, allowing it to be used in thin films where variable stresses would otherwise cause a ruinously large variation in magnetic properties. Permalloy's electrical resistivity can vary as much as 5% depending on the strength and the direction of an applied magnetic field. Permalloys typically have the face centered cubic crystal structure with a lattice constant of approximately 0.355 nm in the vicinity of a nickel concentration of 80%. A disadvantage of permalloy is that it is not very ductile or workable, so applications requiring elaborate shapes, such as magnetic shields, are made of other high permeability alloys such as mu metal. Permalloy is used in transformer laminations and magnetic recording heads.
Даму
Пермалой бастапқыда 20-ғасырдың басында телеграф кабельдерінің индуктивтік компенсациясы үшін жасалды. 1860 жылдары алғашқы трансатлантикалық су асты телеграф кабельдері төселгенде, ұзын өткізгіштердің бұрмалау тудыратыны анықталды, бұл максималды сигнал беру жылдамдығын минутына 10–12 сөзбен ғана шектеді. 1902 жылы Данияда Карл Эмиль Краруп кабельді темір сыммен орап, индуктивтілігін арттыру арқылы, оны жүктемелі желіге айналдырып бұрмалауды азайтуға болатынын ұсынды. Дегенмен, темірдің трансатлантикалық кабельді компенсациялау үшін жеткілікті магниттік өткізгіштігі болмады. Ұзақ ізденістен кейін, 1914 жылы Белл зертханасының ғалымы Гюстав Элмен пермаллойды ашты, ол кремнийлі болаттан артық магниттік өткізгіштікке ие екенін анықтады. Пермаллой лентасын орау арқылы телеграф кабелінің сигнал беру жылдамдығын төрт есеге арттыруға болатыны хабарланды. Бұл кабельді компенсациялау әдісі 1930 жылдары қолданыстан шықты, бірақ Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде пермаллой электроника өнеркәсібінде көптеген басқа да қолданыстарға ие болды.
Permalloy was initially developed in the early 20th century for inductive compensation of telegraph cables. When the first transatlantic submarine telegraph cables were laid in the 1860s, it was found that the long conductors caused distortion which reduced the maximum signalling speed to only 10–12 words per minute. It was proposed by Carl Emil Krarup in 1902 in Denmark that the cable could be compensated by wrapping it with iron wire, increasing the inductance and making it a loaded line to reduce distortion. However, iron did not have high enough permeability to compensate a transatlantic length cable. After a prolonged search, permalloy was discovered in 1914 by Gustav Elmen of Bell Laboratories, who found it had higher permeability than silicon steel. A wrapping of permalloy tape could reportedly increase the signalling speed of a telegraph cable fourfold. This method of cable compensation declined in the 1930s, but by World War II many other uses for Permalloy were found in the electronics industry.
Басқа композициялар
Пермаллойдың басқа да құрамы бар, олар қорытпадағы никельдің салмақтық пайыздық үлесін көрсететін сандық префикспен белгіленеді, мысалы, "45 пермаллой" – бұл 45% никель және 55% темірден тұратын қорытпаны білдіреді. "Молибденді пермаллой" – 81% никель, 17% темір және 2% молибден қоспасы. Ол 1940 жылы Bell Labs зертханасында ойлап табылды. Ол кезде, ұзақ қашықтықтағы мыс телеграф желілерінде қолданғанда, желінің максималды жұмыс жылдамдығын он есеге арттыруға мүмкіндік берді. 79% Ni, 16% Fe және 5% Mo құрамындағы Суперпермаллой жоғары өткізгіштік және төмен коэрцитивтілік қасиеттерімен сипатталатын "жұмсақ" магниттік материал ретінде жоғары өнімділігімен де белгілі.
Other compositions of permalloy are available, designated by a numerical prefix denoting the weight percentage of nickel in the alloy, for example "45 permalloy" means an alloy containing 45% nickel, and 55% iron by weight. "Molybdenum permalloy" is an alloy of 81% nickel, 17% iron and 2% molybdenum. The latter was invented at Bell Labs in 1940. At the time, when used in long distance copper telegraph lines, it allowed a tenfold increase in maximum line working speed. Supermalloy, at 79% Ni, 16% Fe, and 5% Mo, is also well known for its high performance as a "soft" magnetic material, characterized by high permeability and low coercivity.