Budapesti Mszaki s Gazdasgtudomnyi Egyetem Kzlekedsmrnki s Jrmmrnki

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

I. Anyag viselkedése mágneses térben Maxwell egyenlete: B= μ 0 H+M M=M(H) B=μH μ=μ(H) M= μ 0 H B=μ 0(1+ )H μr= 1+ H: mágneses térerősség vektora: B: indukció vektor: M: mágnesezettség vektora: μ: permeabilitás: μ 0: vákuum permeabilitása: μr: relatív permeabilitás: (A/m), (Vs/m 2), (Vs/Am), dimenzió nélküli mennyiség.

I. Anyag viselkedése mágneses térben 1. Diamágneses anyagok 2. Paramágneses anyagok 3. Ferromágneses anyagok (Guy)

I. Anyag viselkedése mágneses térben (Varga)

I. Anyag viselkedése mágneses térben

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

II. A ferromágneseség atomi szinten Kicserélődés jelensége: Kötött elektronok: Heisenberg modell: EHeis= – 2 Jexs 1 s 2 Szabad elektron elmélet: 1. ábra A kicserélődési felhasadás jelensége: (a) a felhasadás ellenére átfedés van a két energiasáv között, (b) a nagyobb kicserélődési felhasadás. (Jiles)

II. A ferromágneseség atomi szinten Átlagos atomtávolságok hatása: Befolyásoló tényezők: • fázisátalakulás, allotróp módosulatok, • belső fezsültségek: rácshibák, hőkezelés, intersztíciós oldódás, • … (Holics) 2. ábra A Bethe–Slater görbe, mely megadja a kicserélődési integrál (J) értékét az atomok közötti távolság (a) és a d héj sugarának (d) függvényében.

II. A ferromágneseség atomi szinten Példa: (Novák)

II. 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 3 d electrons per atom.

II. A ferromágneseség atomi szinten A hőmérséklet hatása: Direkt hatás: 3. ábra A spontán mágnesezettség alakulása a hőmérséklet függvényében vas, kobalt és nikkel egy doménjén belül. (Jiles) Indirekt hatás: szerkezeti tulajdonságokon keresztül

III. Doménszerkezet: (Kittel)

III. Doménszerkezet: Felmágnesezés, doménfal mozgása: (Kittel)

IV. Ferromágneses anyagok: (Mc. Henry) A telítési indukció és a relatív permeabilitás kapcsolata különböző lágymágneses anyagcsaládokban.

IV. Ferromágneses anyagok: (? ? ? )

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

V. A mágneses tulajdonságok módosítása:

V. A mágneses tulajdonságok módosítása: (Mészáros István)

V. A mágneses tulajdonságok módosítása: Hőkezelések: • feszültségmentesítés, • mágnesteres hőkezelés. 6. ábra Nanokristályos FINEMET ötvözet DC mágnesezési görbéje mágnesteres hő(Varga) kezelés után. 8. ábra A permeabilitás térerő függése különböző hőmérsékleten hőkezelt Fe 40 Ni 40 Si 6 B 14 minták esetében.

V. 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.

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

V. A mágneses tulajdonságok módosítása: A szerkezeti relaxáció hatása: A termodinamikai állapotjelzők és a fajtérfogat sematikus ábrázolása az üvegátalakulás során két különböző hűtési sebességgel előállított üveg esetében. Pl. a TC változása: Izoterm hőkezelés hatása Fe 80 B 20 fémüveg Curie-hőmérsékletére.

A termomágneses görbe kiértékelése: 16. ábra Hidegen hengerelt kristályos nikkel lemez termomágneses görbéje, 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