Магнитострикция энергия

Действительно, пусть ао — искомый угол между вектором напряженности поля и вектором силы Oi, а а — угол между вектором намагниченности насыщения / и тем же вектором силы. Тогда величина анизотропного магнитоупругого эффекта может быть найдена из условия минимума магнитоупругой энергии и энергии магнитного поля. Плотность магнитоупругой энергии для случая изотропной магнитострикции Xs может быть записана следующим образом [c.204]

В ферромагнетиках имеется дополнит. П. з., обусловленное эффектом магнитострикции. Под действием упругой волны в них возникает локальная переменная намагниченность и связанные с ней потери энергии, в первую очередь на токи Фуко и магн. гистерезис. Эти Потери, вызывающие П. а., зависят от частоты. Зависимость магнитострикционных и магн, характеристик вещества от состояния намагниченности также влияет на П. 3. (рис. 8). В частности, при наложении внеш. магн. поля коэф. П. з. уменьшается, а с ростом частоты растёт. В нек-рых веществах взаимодействие акустич. [c.659]

П, с, часто удобнее вычислять, используя закон со- хранения энергии для системы тел с учётом полей. Под действием П. с, происходит деформация тел — электро-стрикция и магнитострикция, поэтому для вычисле-, ВИЯ равновесных состояний необходимо учитывать и силы упругости, возникающие при такой деформа-1 ции. [c.86]

Хорошо известно, что важным фактором, влияющим на процесс намагничивания ферромагнетиков, является эффект магнитострик-ции. Она возникает вследствие магнитоупругого эффекта, который появляется из-за наличия самопроизвольной деформации в ферромагнетике. Явление магнитострикции приводит к тому, что для намагничивания необходима некоторая избыточная энергии. Это, в свою очередь, затрудняет процесс намагничивания [63]. Одноосная однородная самопроизвольная деформация приводит к возникновению напряжений, отличающихся вдоль и перпендикулярно оси ленты. Магнитострикция насыщения Xs вдоль направления спонтанной намагниченности Ms в условиях действия напряжений а определяет величину магнитоупругой энергии [c.138]

Изменение размеров детали из инварного сплава при нагреве, описываемое формулой Ai = = Ао(1 + at), показано схематично на рис. 17.4. Нормальная составляющая размера Ло, определяемая энергией связи атомов, растет вследствие уменьшения энергии при нагреве. Этот рост компенсируется уменьшением магнитострикции, так как при нагреве уменьшается намагниченность ферромагнетика из-за тепловых колебаний атомов. [c.562]

Минимальное значение температурного коэффициента линейного расширения (1,5 10 1/ С) в интервале температур от -60 до + 100 °С имеет сплав с 36 % никеля - 36Н, называемый инвар. Малое значение температурного коэффициента линейного расширения сплавов инварного типа имеет ферромагнитную природу и связано с большой магнитострикцией, т.е. изменением размеров ферромагнетика при его намагничивании. Размеры изделий инварного сплава определяются двумя составляющими нормальной, зависящей от энергии связи между атомами, и магнитострикционным увеличением размера, вызванным внутренним магнитным полем ферромагнетика. С увеличением температуры размер любого тела растет вследствие ослабления межатомных связей, но в сплавах инварного типа этот рост компенсируется уменьшением магнитострикционной составляющей, поскольку увеличение тепловых колебаний атомов влечет за собой снижение намагниченности, а, следовательно, и магнитострикции. [c.127]

Чаще применяется и перспективнее размерная ультразвуковая обработка абразивом, зерна которого получают энергию от специального инструмента (фиг. 324). Здесь инструмент 1 совершает продольные колебания с ультразвуковой частотой (16—30 кгц) и небольшой амплитудой (0,01—0,06 мм). В рабочую зону между торцом инструмента 1 и обрабатываемой деталью 3 подается взвешенный в жидкости абразив 2 (карбид бора), зерна которого под действием ударов колеблющегося инструмента производят обработку. Источником энергии инструмента является достаточно мощный (обычно ламповый) генератор электрических колебаний. Электрические колебания преобразуются в механические с помощью вибраторов— пьезоэлектрических или чаще магнитострикционных. В последнем случае используется эффект продольной магнитострикции, заключающийся в изменении длины стержня из ферромагнитного материала, помещенного в магнитном поле. Наибольшей магнито- [c.415]

В этом случае магнитоупругая энергия равна СцЦ(,(,с1/4Ь, где Сц — упругие модули, а Яюо — магнитострикция вдоль направления [100]. Из условия минимума полной энергии получаем [c.253]

Наличие 90-градусных границ доменов (фиг. 7, а) приводит к появлению некоторой энергии магнитострикции. Поэтому может оказаться целесообразным уменьшить объем, намагничен [c.289]

Для преобразования электрической энергии в энергию механических колебаний ультразвуковой частоты используются известные физические явления магнитострикции и пьезоэлектрического эффекта [5, 16 и др.]. Существо этих явлений заключается в том, что некоторые материалы при воздействии электромагнитного поля меняют свои линейные размеры. [c.67]

Свойством магнитострикции обладают ферромагнитные материалы сплавы железа, никеля и кобальта, пермендюр и др. При появлении магнитного поля (рис. 374) сердечник 1 уменьшается в размерах поперечного сечения и удлиняется. Для увеличения амплитуды колебаний сердечник соединяют с концентратором колебаний 2, что позволяет получить амплитуду колебаний пуансона— инструмента 3 в пределах 0,02—0,06 мм. Заготовку 4 помещают в ванну, куда подается абразивная суспензия (абразивный материал и вода). Энергия колебательного движения пуансона—инструмента передается абразивным частицам, которые имеют скорость 40--50 м/с. Встречая на своем пути обрабатываемую поверхность заготовки, абразивные частицы скалывают и срезают элементарные объемы материала заготовки. [c.592]

Аналогично пьезоэлектрикам в электрическом поле ведут себя ферромагнетики в магнитном поле наложение достаточно сильных магнитных полей приводит к деформированию ферромагнетика. Это явление носит название магнитострикции. В некоторых условиях деформация кристаллических ферромагнетиков приводит к появлению их намагниченности [37]. Термодинамическое соотношение для ферромагнетика в случае введения потенциала свободной энергии T s, Н ) имеет вид [c.284]

Существование магнитострикции приводит к увеличению энергии анизотропии кристалла, что для кубической решетки может быть записано следующим образом [см. (1-17)] [c.24]

Ультразвуковая обработка (УЗО) материалов — разновидность механической обработки —основана на разрушении обрабатываемого материала абразивными зернами под ударами инструмента, колеблющегося с ультразвуковой частотой. Источником энергии служат ультразвуковые генератора тока с частотой 16— 30 кГц. Инструмент получает колебания от ультразвукового преобразователя с сердечником из магнитострикционного материала. Эффектом магнитострикции обладают никель, железоникелевыв [c.410]

Энергия магнитострикционной деформации. Магнитострикция— это изменение размеров тела при намагничении. Например, никель при намагничении до насыщения сжимается в направлении намагничения и увеличивается в размерах в поперечном направлении. Железо, наоборот, в слабых полях удлиняется в направлении намагничения. Величина Alll—ks получила название константы маг-нитострищии (здесь А1 — изменение длины образца при намагничении до насыщения, I — его исходная длина). Энергия магнитострикционной деформации [c.347]

Рассмотрим в качестве примера влияние магнитострикционных эффектов на доменную структуру железа. Домены в железе намагничены до насыщения, вдоль направлений типа [100]. Вследствие магнитострикции они несколько удлинены в направлении намагниченности. Пусть это направление совпадает с осью [100]. Тогда домены несколько сжаты в поперечных направлениях [010] и [001]. Два соседних домена с противоположными векторами намагниченности ([100] и [100]) не обладают упругой энергией, так как у них Xs одинаковы (рис, 10.21,а). Энергия ферромагнит- [c.347]

Магнитострнкционные материалы. Основными характеристиками магнитострикционных материалов (см. табл. 27.32), применяющихся для изготовления магнитострикционных преобразователен, являются коэффициент магнитомеханической связи К, квадрат которого равен отношению преобразованной энергии (механической или магнитной) к подводимой (соответственно магнитной или механической), динамическая маг-гщтострикционная постоянная a=(da/dS)s и маг-ьитострикционная постоянная чувствительности Л= ((ЗВ/а)где а — механическое напряжение, Я/м , В — магнитная индукция, Тл, а индексы и Я означают неизменность деформации и магнитного поля. Величина а существенна для работы излучателей, а Л — для работы приемников. Плотность р и модуль Юнга Е определяют резонансную частоту преобразователей от механической прочности, магнитострикции насыщения X и индукции насыщения Вь зависит предельная интенсивность магнитострикционных излучателей механическая добротность Q, удельное электрическое сопротивление р.-,л и коэрцитивная сила Не определяют потери энергии на вихревые токи и гистерезис при работе преобразователя. Значения К, а, Л существенно зависят от напряженности подмагничивающего поля, значение которого Яопт, отвечающее максимуму К, обычно называют оптимальным. [c.615]

Магнитострикция. Намагничивание ферромагнитных тел сопровождается их деформацией, явление получило название магнитострикции. Относительное изменение размера тела при магнитострикции составляет X 10 в — 10- . Из металлов оно максимально у никеля (—30 10 ) и пермаллоя и особенно велико у ферритов (—10- ). Деформация приводит к появлению у намагниченного ферромагнетика упругой энергии—знергыи магнитной деформации (/тс> которую можно вычислять по обычной формуле для упруго деформированного тела [c.288]

Свойства М. м. Связанные с преобразованием энергии свойства М. м. характеризуются коэф. магнитоме-ханич, связи К, магнитострикц. постоянной а и постоянной чувствительности Л. Величина К равна отношению преобразованной энергии (механической или магнитной) к подводимой (соответственно магнитной или механической) без учёта потерь я = определяет [c.8]

Возникающая при намагничивании деформация приводит к у.менынению отд, составляющих анергии образца — об.менной энергии, энергии магн. анизотропии, магнитодицольной анергии. Суммарное изменение энергии образца в результате его деформации при намагничивании определяет магнитоунругую энергию образца (или энергию М. в.). С др. стороны, возникновение деформации вызывает нек-рое увеличение энергии упругой деформации, но оно, конечно, меньше выигрыша в энергии М. в., иначе яе возникла бы магнитострикция. [c.18]

Различают изотропный вклад в энергию М. в., обычно имеющий об.менное происхождение, и анизотропный, связанный с энергией магв. анизотропии. Первый является причиной т. н. объёмной магнитострикции, к-рая вносит вклад в тепловое расширение образца, обладает характерной аномалией в районе Кюри гпочки, но не меняет кристаллогра-фнч. симметрии вещества. Анизотропная часть М. в. приводит К т. в. линейной магнитострикции и соответствующему изменению кристаллографич, симметрии кристалла, в соответствии с изменением магнитной симметрии, [c.18]

Для выяснения этого обратимся к рис. 5.22 [60], где показано, как основные домены связаны с концентрацией кобальта х. Здесь На — величина магнитного поля, которое необходимо приложить для уничтожения основных доменов, — намагниченность насыщения. Величина Ha,MJ2 представляет собой энергию магнитной анизотропии, связанной с основными доменами. Как видно из рисунка, изменение величины HaMs с увеличением х носит тот же характер, что и изменение As, но с минимумом, отвечающим случаю, когда Я,5=0. Такую взаимосвязь между НаМ и As можно объяснить, исходя из магнитоупругого эффекта. Если предположить, что внутренние напряжения Oi постоянны и не изменяются в зависимости от химического состава, тогда из (5.3) следует, что магнитная анизотропия (HaMg) пропорциональна магнитострикция. [c.142]

Растяжение также является эффективным средством улучшения свойств магнитномягких аморфных материалов. Так как магнитоупругая энергия, например, у ленты с положительной магнитострик-цией, в направлении растяжения снижается, намагничивание в этом направлении осуществляется легко. Следовательно, при приложении растягивающей магрузки форма петли гистерезиса более приближена к прямоугольной. На рис. 5.40 показано изменение коэрцитивной силы и остаточной намагниченности при растяжении аморфного сплава на основе железа с магнитострикцией, равной (30- -40)10-8. Влияние растяжения на магнитные свойства кристаллических веществ известно давно. Для аморфных сплавов характерно то, что эффект растяжения может проявляться вплоть до довольно больших значений нагрузки. Связано зто с тем, что предел упругости аморфных лент в несколько раз больше предела упругости кристаллов [100], поэтому закрепление границ доменов. [c.158]

Тл, что используют на практике (табл. 8.10). Наибольшее распространение получили сплавы Fe—Со примерно эквиатомного состава (пер-мендюры). Для них характерна весьма высокая магнитострикция насыщения (60...100)- 10 , поэтому их используют также как магнито-стрикционные материалы (табл. 8.11). Одновременно пермендюры имеют относительно невысокую константу магнитокристаллической анизотропии К , что обусловливает невысокое значение наблюдаемой у этих материалов коэрцитивной силы (30... 160 А/м), достаточно высокую максимальную проницаемость (5500) и малые потери на перемагничивание при высоких индукциях (Р, g/400 = 25 Вт/кг для ленты толщиной 50 мкм). Из-за высокой магнитострикции процессы перемагничивания во многом определяются энергией магнитоупругой анизотропии, пропорциональной произведению и внутренних напряжений Для релаксации этих напряжений необходимо использовать длительный отжиг с последующим медленным охлаждением. Но в результате такого отжига в сплавах типа пермендюр происходит химическое упорядочение — при температурах ниже 730 °С возникает сверхструктура РеСо эквиатомного состава. Как следствие, сплав приобретает повышенную хрупкость, препятствующую выпуску пермендюра в виде тонкой ленты. Для повышения пластичности сплав легируют ванадием (1,5...2 %), что приводит к [c.550]

Если направление легкого намагничивания в кристалле обусловлено магнитоупругой энергией, связанной с явлением магнитострикции, то в этом случае константа анизотропии определяется величиной внутренних и внешних напряжений и константой 1магвитострикций X Кл.у= оХ, где Р — коэффициент, близкий к единице о — напряжение Я — магнитострик-ция. [c.315]

Энергию магнитострикционнон деформации для намагниченного до насыщения кубического кристалла можно записать / м.у= ( /2)Х X [ 1оо + 3(Яш—Яюо) [a al+alal+ril )f, где Е — модуль упругости Аюо, — магнитострикции в направлениях [100] и [П1] i, a , [c.315]

ТКЛР ферромагнетиков определяется формулой а = Oq- А, где Оо — нормальный коэффициент линейного расширения, определяемый энергией связи атомов Л — составляющая ТКЛР, обусловленная магнитострикцией парапроцесса. [c.833]

Сплавы с большой магнитострикцией используют в ультразвуковой и гидроакустической аппаратуре для изготовления излучателей, ультразвуковых преобразователей энергии, линий задержки в электрических цепях и электромеханических фильтров. Применение каждого магнитострикцион-ного сплава определяется комплексом магнитных и механических свойств, а также сохранением этого комплекса во всем интервале рабочих температур. Коэффициент магнитной связи к = -Ei/ 2 показывает, какая доля подведенной магнитной или механической энергии Е2 преобразуется соответственно в механическую или магнитную энергию Е (без учета магнитных и механических потерь). [c.549]

Вывести выражение для полной энергии цепочки для двух случаев когда векторы намагниченности всех сфер ориентированы параллельно одному направлению и когда они имеют веерную ориентацию (рис. 9.15.1). Магнитострикци-онной (магнитоупругой), кристаллографической и обменной энергиями пренебречь. [c.58]

В материалах, обладающих достаточно большой, магнито-стрикцией, анализ внутренних напряжений в течение некоторого времени проводился путем исследования намагничивания. Школой Беккера [2] в начале 30-х годов было установлено, что коэрцитивная сила, начальная проницаемость и энергия намагничивания зависят от внутренних напряжений в материале. Эта качественная зависимость использовалась во многих металлографических исследованиях, но до появления в 1956 г. работы Реймера [17] количественная связь была определена недостаточно точно. Реймер измерял внутренние напряжения по уширению рентгеновских интерференций и сравнивал их с величиной напряжений, определенной из измерений энергии намагничивания в чистом никеле полученные значения хорошо совпадали до напряжений 10 кг1мм . Этот результат был достигнут лишь благодаря учету углового распределения констант магнитострикции в отдельных кристаллитах изучаемого материала. (Чтобы получить полное представление о проделанной Реймером работе, следует обратиться к оригинальной публикации.) Из-за многих эффектов, например характера распределения кристаллов, гетерогенности и т. д., которые могут оказывать влияние на энергию намагничивания, при использовании описанного метода необходима большая осторожность. Одна из последних работ на монокристаллах никеля показала хорошее совпадение между величиной приложенного напряжения и значением напряжения, вычисленного по форме кривой зависимости намагниченности в области приближения ее к насыщению. Эти эксперименты показали, что магнитные измерения напряжений дают правильные результаты только для главных направлений кристалла. [c.303]

Используя такие физические явления, как электростатическая и электромагнитная индукции, пьезоэффект, эффект магнитострикции, термоионные процессы, можно построить приборы, преобразующие звуковые волны в электрические колебания и обратно и сохраняющие при этом с большой точностью форму этих колебаний. Однако кпд такого преобразования энергии звуковых волн обычных источников (голос человека, музыкальные инструменты) весьма мал. Поэтому электрический эффект, получающийся на выходе такого точного преобразователя — микрофона, невозможно использовать для передачи или записи без предварительного усиления. В свою очередь, для получения достаточно громкого звука при подведении к преобразователю — громкоговорителю электрических колебаний требуется значительная мощность этих колебаний. [c.7]

Ультразвуковые методы обработки основаны на использовании энергии ультразвуковых колебаний частотой /=18...44 кГц и интенсивностью более 10 Вт/см . Источником ультразвука служат пьезокерамические или магнитострикци-онные преобразователи, возбуждаемые от ультразвукового генератора. [c.219]

Общее поведение модуля упругости (и его зависимость от температуры можно объяснить, на оснав ании трех ферромагнитных эффектов непосредственного влияния ферромагнитной энергии на модуль, объемной магнитострикции внутри доменов, вызываемой натяжениями, и линейной магнитострикции, также вызываемой натяжениями. [c.75]

Для возбуждения и приема упругих колебаний применяют преобразователи, п Я1нцип работы которых основан на различных физических явлениях (магнитострикция, пьезоэффект и т. д.). В современных серийно выпускаемых приборах ультразвукового контроля в качестве преобразователя электрической энергии в механическую и обратно применяют искусственный материал — пьезокерамику. Пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП) способны возбуждать частоты в диапазоне от 0,1 до десятков мегагерц. Пьезокерамика позволяет изготовлять ПЭП самой различной формы диски, прямоугольники, сферы, цилиндры, по форме изделия и т. д. [c.205]

Для упрощения выражения для магнитоупругой энергии предполагают, что в поликристаллическом ферромагнетике магнитострикция изотропна, т. е. вводят среднюю магнитострикцию насыщения К такую, что если к кристаллу приложено напряжение 2, то магни-тострикционная энергия пропорциональна значению ЯвЕ. Приложение продольного напряжения 2 приводит к возникновению соответствующего преимущественного 24 [c.24]

МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ — устройство, преобразующее электромагнитную энергию в механическую или обратно на основе явления магнитострикции. Наибольшее значение среди М. п. получили магнитострикцион-ные вибраторы. [c.74]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...