Пермаллой является никель - железо магнитного сплава , при этом около 80% никеля и 20% содержанием железа. Изобретенный в 1914 году физик Густав Elmen в Bell Telephone Laboratories , [1] он отличается очень высокой магнитной проницаемостью , что делает его полезным в качестве основного магнитного материала в электрическом и электронном оборудовании, а также в магнитное экранирование для блокирования магнитных полей . Коммерческие сплавы пермаллоя обычно имеют относительную проницаемость около 100000 по сравнению с несколькими тысячами для обычной стали. [2]
Помимо высокой проницаемости, его другими магнитными свойствами являются низкая коэрцитивная сила , близкая к нулю магнитострикция и значительное анизотропное магнитосопротивление . Низкая магнитострикция имеет решающее значение для промышленных применений, что позволяет использовать ее в тонких пленках, где переменные напряжения в противном случае привели бы к разрушительно большим изменениям магнитных свойств. Удельное электрическое сопротивление пермаллоя может варьироваться до 5% в зависимости от силы и направления приложенного магнитного поля . Пермаллои обычно имеют гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру с постоянной решетки приблизительно 0,355 нм в районе концентрации никеля 80%. Недостатком пермаллоя является то, что он не очень пластичен и не поддается обработке, поэтому приложения, требующие сложной формы, такие как магнитные экраны, изготавливаются из других сплавов с высокой проницаемостью, таких как мю-металл . Пермаллой используется в пластинах трансформаторов и головках магнитной записи .
Разработка
Первоначально пермаллой был разработан в начале 20 века для индуктивной компенсации телеграфных кабелей. [3] Когда в 1860-х годах были проложены первые трансатлантические подводные телеграфные кабели , было обнаружено, что длинные проводники вызывали искажения, которые снижали максимальную скорость передачи сигналов до 10–12 слов в минуту. [3] Правильные условия для передачи сигналов по кабелям без искажений были впервые разработаны математически в 1885 году Оливером Хевисайдом . [4] Карл Эмиль Краруп в 1902 году в Дании предложил , чтобы кабель можно было компенсировать, обернув его железной проволокой, увеличив индуктивность и сделав линию нагруженной для уменьшения искажений. Однако железо не имело достаточно высокой проницаемости, чтобы компенсировать кабель трансатлантической длины. После продолжительных поисков пермаллой был обнаружен в 1914 году Густавом Эльменом из Bell Laboratories , который обнаружил, что он имеет более высокую проницаемость, чем кремнистая сталь . [1] Позже, в 1923 году, он обнаружил, что ее проницаемость может быть значительно увеличена путем термической обработки . [5] Обмотка ленты из пермаллоя может увеличить скорость передачи сигналов телеграфного кабеля в четыре раза. [3]
Этот метод компенсации кабеля пришел в упадок в 1930-х годах, но во время Второй мировой войны пермаллой нашел много других применений в электронной промышленности.
Прочие композиции
Доступны другие составы пермаллоя, обозначенные числовым префиксом, обозначающим процентное содержание никеля в сплаве , например «45 пермаллой» означает сплав, содержащий 45% никеля и 55% железа . «Молибденовый пермаллой» представляет собой сплав, состоящий из 81% никеля , 17% железа и 2% молибдена . Последний был изобретен в Bell Labs в 1940 году. В то время, когда он использовался в медных телеграфных линиях большой протяженности, он позволял десятикратно увеличить максимальную рабочую скорость линии. [4] Супермаллой , содержащий 79% Ni, 16% Fe и 5% Mo, также хорошо известен своими высокими характеристиками как «мягкий» магнитный материал, характеризующийся высокой проницаемостью и низкой коэрцитивной силой .
Смотрите также
- Нагрузочная катушка
- Му-металл
- Сендуст
- Супермаллой (материал с еще более высокой магнитной проницаемостью)
Заметки
- ^ a b Эльмен, GW; HD Арнольд (июль 1923 г.). «Пермаллой, новый магнитный материал с очень высокой проницаемостью» . Bell System Tech. Дж . США: американский тел. И тел. 2 (3): 101–111. DOI : 10.1002 / j.1538-7305.1923.tb03595.x . Проверено 6 декабря 2012 года .
- ^ Джайлз, Дэвид (1998). Введение в магнетизм и магнитные материалы . CRC Press. п. 354. ISBN 978-0-412-79860-3.
- ^ а б в Грин, Аллен (2004). "150 лет промышленности и предпринимательства на пристани Эндерби" . История Атлантического кабеля и подводных коммуникаций . Дизайн FTL . Проверено 14 декабря 2008 .
- ^ a b Брэгг, Л. Электричество (Лондон: G. Bell & Sons, 1943), стр. 212–213.
- ^ Эльмен, GW (январь 1936 г.). «Магнитные сплавы железа, никеля и кобальта» . Bell System Tech. Дж . США: американский тел. И тел. 15 (1): 113–135. DOI : 10.1002 / j.1538-7305.1936.tb00721.x . Проверено 6 декабря 2012 года .
Рекомендации
- Ричард М. Бозорт, Ферромагнетизм, Wiley-IEEE Press (переиздание 1993 г.), ISBN 0-7803-1032-2 .
- П. Чуряну и С. Миддельхук, ред., Тонкопленочные резистивные датчики, Издательство Института Физики (1992), ISBN 0-7503-0173-2 .