مغناطیسی کاهش: ویژگی مواد مغناطیسی
Магнетострикция нь магнит бүтээгдэхүүнүүдийн заримын хувьд тодорхойлогдох шинж чанар юм. Энэ нь тус бүтээгдэхүүнийг гадаад магнит цөмд татахдаа тус бүтээгдэхүүний хэлбэр эсвэл хэмжээг өөрчилнө. Магнетострикцийн нөлөөлөл нь өгөгдсөн магнит цөмны чадлын болон чиглэлийн үзүүлэлтийн дагуу, магнит бүтээгдэхүүний магнит анізотропын болон кристалл структурын хувьд өөрчлөгдөнө.
Магнетострикцийг электромагнит энерги ашиглан механик энерги рүү, эсвэл урагшаа хөрвүүлэхэд ашигладаг. Энэ нь актьюатор, сенсор, трансдьюсер, трансформатор, мотор, жишээнүүдэд үндэслэл болдог.
Магнетострикц юу?
Магнетострикцийг алдартай физик Жеймс Жоул 1842 онд анх олсон. Тэрээр төмөр шугамыг уртын зүгээс магниттой болгосноор нь уртширч, ширхэгтэй зүгээс магниттой болгосноор нь богиношохыг ажигласан. Энэ нь Жоулын нөлөө гэгдэдэг, үүнийг ихэвчлэн ферромагнит бүтээгдэхүүнүүд (гадаад цөмөөрөө магниттой болдог бүтээгдэхүүн) болон зарим ферримагнит бүтээгдэхүүнүүд (хоёр сөрөг магниттой доод сүлжээстэй бүтээгдэхүүн) дээр тохиолддог.
Магнетострикцийн физик механизм нь магнит бүтээгдэхүүний дотоод структуртай холбоотой. Энэ нь домены гэсэн микроскопийн төрөлтүүдээс бүрддэг. Зарим доменд нь нэгтгэл магниттой чиглэлтэй, үүнийг магнит анізотропын энергийн (бүтээгдэхүүнийг тодорхой кристалл чиглэлд магниттой болгохын төлөө) болон магнитостатик энергийн (бүтээгдэхүүнийг магниттой полюснуудынхаа минимум болгохын төлөө) тэнцвэртэй байдлаар тодорхойлно.
Гадаад магнит цөмийг магнит бүтээгдэхүүнд нөлөөлүүлбэл, домендэд түүнийг тойруулан, цөмийн чиглэлтэй зэрэгцүүлнэ. Энэ процесс нь доменын хязгаар (төрөлтүүдийн хоорондын магниттой чиглэлтэй ялгаатай) хөдөлгөөн, кристалл решеткийн (бүтээгдэхүүний атомнүүдийн байрлал) деформацийг включдэг. Натийг нь өөрчлөхөд, материалын хэлбэр, хэмжээ магнетострикцийн нь хувьд өөрчлөгдөнө (магнетострикцийн нөлөөлөлтөөр урт, эсвэл эзэлхүүний өөрчлөлт).
Магнетострикцийн нь өөрчлөлт нь дараах факторуудад хамаарна:
Өгөгдсөн магнит цөмийн чадал, чиглэл
Материалын саасан магниттой чадал (максималь магниттой чадал)
Материалын магнит анізотроп (магниттой чиглэлтэй төлөө)
Материалын магнетострикцийн (магниттой чадал, эластич хөрөөнөөрөөр үйлчлэл)
Материалын температур, стрессийн байдал
Магнетострикцийн нь өөрчлөлт эерэг, сөрөг байж болно, материалын уртширсэн эсвэл богиношсонтой холбоотой. Материалын магнетострикцийн өөрчлөлтөөрөө сөрөг болдог, үүнийг Виллари өөрчлөлт гэдэг.
Магнетострикцийн өөрчлөлт нь оптик интерферометр, стрейн гэйдж, пьезоэлектрик трансдьюсер, эсвэл резонанс техник ашиглан замаар хэмжих боломжтой. Магнетострикцийг тодорхойлох хамгийн том параметр нь магнетострикцийн коэффициент (Жоулын коэффициент) юм, үүнийг тодорхойлбол:
λ=LΔL
Энд ΔL нь материалын урт өөрчлөлт, L нь эхний урт.
Магнетострикцийн материалын
Магнетострикцийн материалов нь олон байдаг, гэхдээ зарим нь илүү өндөр утгууд, сайн ажиллагаатай. Магнетострикцийн материалын жишээ нь:
Төмөр: Төмөр нь ихэвчлэн хэрэглэгддэг, алсын магнетострикцийн материал юм. Уртширсэн магниттой чадал, бага зардалтай. Гэсэн хэдий ч, төмөр нь бага магнетострикцийн коэффициент (багтаам 20 ppm), өндөр хистерезис алдаж (магниттой болгонд зарцуулагдан), өндөр индуктив токи (индуктив токи зарцуулагдан). Төмөр нь бага Кюри температура (материалын ферромагнит шинж чанарыг алддаг температура), үүнийг өндөр температурын хэрэглээнд хязгардуулдаг.
Никель: Никель нь төмөрөөс илүү магнетострикцийн коэффициент (багтаам 60 ppm), гэсэн хэдий ч өндөр хистерезис алдаж ба индуктив токи. Никель нь бага Кюри температура (багтаам 360 °C) ба коррозияг авчирдаг.
Кобальт: Кобальт нь дунд магнетострикцийн коэффициент (багтаам 30 ppm), гэсэн хэдий ч өндөр саасан магниттой чадал, өндөр Кюри температура (багтаам 1120 °C). Кобальт нь бага хистерезис алдаж, индуктив токи, үүнийг өндөр дахин давталт хэрэглээнд тохиромжтой болгодог.
Төмөр-Алюминий Альфа (Alfer): Энэ нь өндөр магнетострикцийн коэффициент (багтаам 100 ppm), өндөр саасан магниттой чадал, өндөр Кюри температура (багтаам 800 °C). Энэ нь бага хистерезис алдаж, индуктив токи, сайн механик шинж чанар. Гэсэн хэдий ч, энэ нь бүтээхэд хэцүү, тодорхой зузаан зуух шаардлагатай.
Төмөр-Никель Альфа (Permalloy): Энэ нь бага магнетострикцийн коэффициент (багтаам 1 ppm), гэсэн хэдий ч өндөр саасан магниттой чадал, өндөр пермеабилитет (материалын дотоод магниттой цөмийг дэмжих чадвар). Энэ нь бага хистерезис алдаж, индуктив токи, үүнийг магниттой хөндлөнгөөсөөрөө, бичлэг хэрэглээнд тохиромжтой болгодог.
Кобальт-Никель Альфа: Энэ нь дунд магнетострикцийн коэффициент (багтаам 20 ppm), гэсэн хэдий ч өндөр саасан магниттой чадал, өндөр Кюри температура (багтаам 950 °C). Энэ нь бага хистерезис алдаж, индуктив токи, сайн коррозийн сопротивление.
Төмөр-Кобальт Альфа: Энэ нь дунд магнетострикцийн коэффициент (багтаам 30 ppm), гэсэн хэдий ч өндөр саасан магниттой чадал, өндөр Кюри температура (багтаам 980 °C). Энэ нь бага хистерезис алдаж, индуктив токи, сайн механик шинж чанар.
Кобальт-Төмөр-Ванадий Альфа (Permendur): Энэ нь бага магнетострикцийн коэффициент (багтаам 5 ppm), гэсэн хэдий ч өндөр саасан магниттой чадал, өндөр Кюри температура (багтаам 1400 °C). Энэ нь бага хистерезис алдаж, индуктив токи, үүнийг өндөр чадал хэрэглээнд тохиромжтой болгодог.
Феррит: Феррит нь төмөр оксид, эсвэл кобальт оксид, никель оксид гэх мэт бусад металл
