Магнитное старение

Магни́тное старе́ние — процесс изменения магнитных свойств ферромагнетиков и ферримагнетиков во времени, происходящий самопроизвольно или под действием внешних факторов.

Внешними факторами магнитного старения могут быть изменение температуры, влияние постоянных и изменяющихся магнитных полей, механические воздействия (удары, переменное давление, вибрации), воздействие радиации и др.

Физические основы

Магнитное старение постоянных магнитов является одним из видов магнитной нестабильности. Разделяют структурную и магнитную нестабильность.

Файл:Магнитное старение.jpg

Магнитное старение постоянных магнитов. Шкала времени представлена в логарифмическом масштабе

Структурная нестабильность магнитных свойств материалов обусловлена кристаллическим строением, фазовыми превращениями, изменениями внутренних напряжений; структурное старение может быть обратимым процессом, свойства структурно состарившегося материала можно восстановить путём термической обработки материала, термическим снятием напряжений, отпуском при повышенных температурах с последующим медленным охлаждением до рабочей температуры использования. Магнитная нестабильность вызвана изменениями доменной структуры вещества под действием внутренних процессов, приводящих систему к термодинамическому равновесию, а также внешних факторов. Магнитная нестабильность может быть как обратимой, так и необратимой (гистерезис). Необратимые изменения магнитных свойств материала восстанавливаются только внешним повторным намагничиванием.

Скорость магнитного старения постоянных магнитов зависит от вида вещества и может изменяться в пределах от десятых долей процента до нескольких процентов в год. Лучше всего кривая магнитного старения (размагничивания) аппроксимируется логарифмической функцией. Для фиксирования свойств постоянных магнитов применяется магнитная стабилизация — магниты подвергают частичному размагничиванию во внешнем магнитном поле убывающей переменной амплитуды, термической обработке и механическим воздействиям. Магнитная стабилизация проводится в несколько циклов (после частичного размагничивания магнитным полем проводят 3 — 5 циклов термообработки таким образом, чтобы температура была в несколько раз выше и ниже ожидаемой рабочей температуры магнита). Механические воздействия также проводят в несколько циклов; при этом механические нагрузки выбирают такими, которые в несколько раз превышают ожидаемые эксплуатационные. В результате магнитной стабилизации необратимые изменения магнитной индукции постоянного магнита уменьшаются до сотых долей процента и магнит считается стабилизированным.

Количественные оценки магнитных свойств и их стабильности производятся с помощью соответствующих коэффициентов, например, температурного коэффициента магнитной индукции $\alpha _{B}$:

$\alpha _{B}={\frac {\Delta B}{B\Delta t}}$,

где $B$ — магнитная индукция при начальной температуре $t$, $\Delta t$ и $\Delta B$ — изменения температуры и магнитной индукции соответственно. Температурный коэффициент магнитной индукции зависит от размера магнитного материала, его структуры и химического состава, степени размагничивания на момент измерений, и др. Этот коэффициент может быть меньше нуля, равным нулю и большим нуля.

Аналогично вводятся коэффициенты для коэрцитивной силы $H_{c}$, энергетического произведения $(BH)_{max}$ и др. Величину коэрцитивной силы измеряют с помощью коэрцитиметров.

Магнитное старение в зависимости от температуры различно для разных температурных интервалов. Так, образцы магнитного сплава ЮНДК35Т5 стабильны в течение 2000 часов при 600 °С и всего 80 часов при 650 °С, а образцы сплава ЮНДК24 — 2000 часов при 500 °С, и 100 часов при 600 °С. Общее старение не превышает 1 %. Более высокие температуры приводят к гораздо большим скоростям магнитного старения.

В техническом железе магнитная проницаемость уменьшается, а коэрцитивная сила увеличивается при прогреве до 130 °С вследствие выделения частиц карбидов и нитридов.

Стабилизацию магнитных свойств постоянных магнитов иногда называют искусственным магнитным старением.

См.также

• Старение

Литература

• Бозорт Р. М. Ферромагнетизм. — Москва : Изд. иностранной литературы, 1956.
• Преображенский А. А., Бишард Е. Г. Магнитные материалы и элементы: учебник для вузов. — Москва : Высшая школа, 1986.
• Зайкова В. А., Старцева И. Е., Филиппов Б. Н. Доменная структура и магнитные свойства электротехнических сталей. — Москва : Наука, 1992.

Ссылки

• Магнитное старение

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Магнитное старение», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Магнитное_старение» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».