БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (МА)

Основные характеристики важнейших магнитострикционных материалов

Марка материала	Состав, % (по массе)	µ a	µ r	a·10 –5,	b·10 5,	k	l s·10 6
Никель	99,9Ni	200	50	16	61	0,30	–35
Co–Ni	18Co, ост. Ni	1000	200	19	127	0,35	–25
Пермендюр	49Co, 2V, ост. Fe	600	80	11	83	0,30	65
Ю14 (алфер)	14Al, ост. Fe	1000	250	8	65	0,24	50
Ni–Co феррит	NiO 0,98·CoO 0,02·Fe 2O 3	70	70	20	58	0,28	–25

Примечание. 1 = 10 3 и 1 = 10 –3 .

В таблице m aи m r— начальная и обратимая магнитные проницаемости М. м.; — магнитострикционная постоянная, характеризующая зависимость механического напряжения от магнитной индукции В в образце при его неизменной деформации e; — чувствительность М. м. к напряжению в неизменном магнитном поле Н ; k — коэффициент магнитомеханической связи, существенный для ультразвуковых магнитострикционных излучателей (отношение преобразованной излучателем механической энергии к подводимой электромагнитной энергии).

Лит.: Туричин А. М., Электрические измерения неэлектрических величин, 4 изд., М. — Л., 1966; Гершгал Д. А., Фридман В. М., Ультразвуковая аппаратура, М. — Л., 1961; Редкоземельные ферромагнетики и антиферромагнетики, М., 1965.

Магнитострикцио'нный преобразова'тель,электромеханический или электроакустический преобразователь, в котором энергия магнитного поля преобразуется в энергию механических колебаний и наоборот благодаря обратимому эффекту магнитострикции . Применяется как излучатель или приёмник ультразвука , при измерениях вибраций различных конструкций и сооружений, в фильтрах и стабилизаторах электро- и радиотехнических устройств. М. п. представляет собой сердечник из магнитострикционного материала (никель, спец. сплавы, ферриты и др.) с обмоткой. Преобразующим элементом является сам сердечник, в котором относительное удлинение при намагничивании достигает значений , где l — длина, D l — приращение длины сердечника при его намагничивании. При частотах 10—100 кгц наиболее рационально применять М. п. из металлических материалов, обладающих более высокими механической прочностью и индукцией насыщения. М. п. гидроакустических и ультразвуковых промышленных установок чаще всего имеют стержневую или кольцевую форму, иногда выполняются в виде тонкостенных трубок, колеблющихся по длине; звук излучается или принимается торцевыми поверхностями магнитопровода.

Магнитостри'кция(от магнит и лат. strictio — сжатие, натягивание), изменение формы и размеров тела при намагничивании. Явление М. было открыто Дж. Джоулем в 1842. В ферро- и ферримагнетиках (Fe, Ni, Со, Gd, Tb и других, ряде сплавов, ферритах) М. достигает значительной величины (относительное удлинение D l / l » 10 -6—10 -2). В антиферромагнетиках, парамагнетиках и диамагнетиках М. очень мала. Обратное по отношению к М. явление — изменение намагниченности ферромагнитного образца при деформации — называется магнитоупругим эффектом, иногда — Виллари эффектом .

В современной теории магнетизма М. рассматривают как результат проявления основных типов взаимодействий в ферромагнитных телах: электрического обменного взаимодействия и магнитного взаимодействия (см. Ферромагнетизм ). В соответствии с этим возможны 2 вида различных по природе магнитострикционных деформаций кристаллические решётки: за счёт изменения магнитных сил (диполь-дипольных и спин-орбитальных) и за счёт изменения обменных сил.

При намагничивании ферро- и ферримагнетиков магнитные силы действуют в интервале полей от 0 до поля напряжённостью H s , в котором образец достигает технического магнитного насыщения I s . Намагничивание в этом интервале полей обусловлено процессами смещения границ между доменами и вращения магнитных моментов доменов. Оба эти процесса изменяют энергетическое состояние кристаллической решётки, что проявляется в изменении равновесных расстояний между её узлами. В результате атомы смещаются, происходит магнитострикционная деформация решётки. М. этого вида носит анизотропный характер (зависит от направления и величины намагниченности J ) и проявляется в основном в изменении формы кристалла почти без изменения его объёма (линейная М.). Для расчёта линейной М. существуют полуэмпирические формулы. Так, М. ферромагнитных кристаллов кубической симметрии, намагниченных до насыщения, рассчитывается по формуле:

,

где s i, s j и b i , b j — направляющие косинусы соответственно вектора J s и направления измерения относительно рёбер куба, а 1 и a 2 — константы анизотропии М., численно равные , , где и — максимальные линейные М. соответственно в направлении ребра и диагонали ячейки кристалла. Величину l s= (D l / l ) s называют М. насыщения или магнитострикционной постоянной.

М., обусловленная обменными силами, в ферромагнетиках наблюдается в области намагничивания выше технического насыщения, где магнитные моменты доменов полностью ориентированы в направлении поля и происходит только рост абсолютной величины J s ( парапроцесс , или истинное намагничивание). М. за счёт обменных сил в кубических кристаллах изотропна, то есть проявляется в изменении объёма тела. В гексагональных кристаллах (например, гадолинии) эта М. анизотропна. М. за счёт парапроцесса в большинстве ферромагнетиков при комнатных температурах мала, она мала и вблизи точки Кюри, где парапроцесс почти полностью определяет ферромагнитные свойства вещества. Однако в некоторых сплавах с малым коэффициентом теплового расширения (инварных магнитных сплавах) М. велика [в магнитных полях ~ 8×10 4 а/м (10 3 э ) отношение D V / V ~ 10 -5]. Значительная по величине М. парапроцесса возникает также в ферритах при разрушении или создании магнитным полем неколлинеарных магнитных структур .