Өнөөдөр хатуу соронзон материал, байнгын соронз хэрэглэдэггүй техникийн салбарыг олох бараг боломжгүй юм. Эдгээр нь акустик, радио электроник, компьютер, хэмжих хэрэгсэл, автоматжуулалт, дулаан, эрчим хүч, цахилгаан эрчим хүч, барилга, металлурги, бүх төрлийн тээвэр, хөдөө аж ахуй, анагаах ухаан, хүдэр боловсруулах, мөн Хүн бүрийн гал тогооны өрөөнд богино долгионы зуух байдаг ч пицца дулаацуулдаг. Бүх зүйлийг тоолж хэлэх боломжгүй, соронзон материалууд бидний амьдралын алхам бүрт дагалддаг. Тэдгээрийн тусламжтайгаар бүх бүтээгдэхүүн нь огт өөр зарчмын дагуу ажилладаг: хөдөлгүүр ба генераторууд нь өөрийн гэсэн функцтэй, тоормосны төхөөрөмж нь өөрийн гэсэн функцтэй, тусгаарлагч нь нэг зүйлийг хийдэг, согог илрүүлэгч нь өөр зүйл хийдэг. Хатуу соронзон материал ашигладаг техникийн төхөөрөмжүүдийн бүрэн жагсаалт байхгүй байж магадгүй, маш олон байдаг.
Соронзон систем гэж юу вэ
Манай гараг өөрөө маш сайн тослогтой соронзон систем юм. Үлдсэн бүх зүйл нь ижил зарчим дээр суурилдаг. Хатуу соронзон материалууд нь маш олон янзын функциональ шинж чанартай байдаг. Нийлүүлэгчдийн каталогид зөвхөн тэдгээрийн параметрүүдийг төдийгүй физик шинж чанаруудыг өгсөн нь дэмий хоосон зүйл биш юм. Үүнээс гадна энэ нь соронзон хатуу, соронзон зөөлөн материал байж болно. Жишээлбэл, өндөр жигд соронзон оронтой системийг ашигладаг резонансын томографуудыг авч, талбай нь эрс жигд бус байдаг тусгаарлагчтай харьцуул. Энэ бол огт өөр зарчим! Талбайг асаах, унтраах боломжтой соронзон системийг эзэмшсэн. Бариулыг ингэж л хийдэг. Мөн зарим систем нь сансар огторгуй дахь соронзон орныг хүртэл өөрчилдөг. Эдгээр нь алдартай клистрон ба аялагч долгионы чийдэн юм. Зөөлөн ба хатуу соронзон материалын шинж чанар нь үнэхээр ид шид юм. Тэд яг л катализатор шиг, бараг үргэлж зуучлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг боловч өөрсдийн энергийг өчүүхэн ч алдалгүйгээр өөр хэн нэгнийхийг хувиргаж, нэг зүйлийг нөгөө зүйл болгон хувиргаж чаддаг.
Жишээ нь, муфт, сепаратор гэх мэтийн үйл ажиллагаанд соронзон импульс механик энерги болж хувирдаг. Хэрэв бид микрофон, генератортой харьцаж байгаа бол механик энерги нь соронзон тусламжтайгаар цахилгаан энерги болж хувирдаг. Мөн эсрэгээр нь тохиолддог! Чанга яригч болон моторт соронзон нь цахилгааныг механик энерги болгон хувиргадаг. Мөн энэ нь бүгд биш юм. Механик энергийг богино долгионы зуух эсвэл тоормосны төхөөрөмж дэх соронзон системтэй адил дулааны энерги болгон хувиргаж болно. Чаддагсоронзон хатуу ба соронзон зөөлөн материалууд болон тусгай эффектүүд дээр - Холл мэдрэгч, соронзон резонансын томограф, богино долгионы холбоонд. Та химийн процесст үзүүлэх катализаторын нөлөө, усан дахь градиент соронзон орон нь ион, уургийн молекул, ууссан хийн бүтцэд хэрхэн нөлөөлдөг талаар тусдаа нийтлэл бичиж болно.
Эртний ид шид
Байгалийн материал болох магнетитийг хүн төрөлхтөн хэдэн мянган жилийн өмнө мэддэг байсан. Тэр үед хатуу соронзон материалын бүх шинж чанарууд хараахан мэдэгдээгүй байсан тул тэдгээрийг техникийн төхөөрөмжид ашигладаггүй байв. Мөн техникийн төхөөрөмж хараахан байгаагүй. Соронзон системийг ажиллуулах тооцоолол хэрхэн хийхийг хэн ч мэддэггүй байв. Гэхдээ биологийн объектуудад үзүүлэх нөлөө аль хэдийн анзаарагдсан. МЭӨ 3-р зуунд Хятадууд луужин зохион бүтээх хүртэл хатуу соронзон материалыг ашиглах нь зөвхөн эмнэлгийн зориулалтаар ашиглагдаж байв. Гэсэн хэдий ч ийм аргуудын хор хөнөөлийн талаар байнга ярилцаж байсан ч өнөөг хүртэл соронзоор эмчлэх нь зогссонгүй. АНУ, Хятад, Япон зэрэг улсуудад хатуу соронзон материалыг анагаах ухаанд ашиглах нь ялангуяа идэвхтэй байдаг. ОХУ-д альтернатив аргуудыг баримталдаг хүмүүс байдаг ч бие, ургамалд үзүүлэх нөлөөллийн хэмжээг ямар ч багажаар хэмжих боломжгүй байдаг.
Гэхдээ түүх рүүгээ буцъя. Бага Азид олон зууны тэртээ эртний Магнези хот бүрэн урсгалтай Меандрын эрэг дээр аль хэдийн оршин тогтнож байжээ. Өнөөдөр та Турк дахь түүний үзэсгэлэнт балгасуудыг үзэж болно. Тэнд анхны соронзон төмрийн хүдрийг нээсэн бөгөөд түүний нэрээр нэрлэгдсэнхотууд. Энэ нь маш хурдан дэлхий даяар тархаж, таван мянган жилийн өмнө Хятадууд түүний тусламжтайгаар одоог хүртэл үхдэггүй навигацийн төхөөрөмжийг зохион бүтээжээ. Одоо хүн төрөлхтөн үйлдвэрлэлийн хэмжээнд зохиомлоор соронз үйлдвэрлэж сурсан. Тэдний үндэс нь төрөл бүрийн ферромагнет юм. Тартугийн их сургууль нь дөчин кг жинтэй, харин өөрөө ердөө арван гуравхан жинтэй байгалийн хамгийн том соронзтой. Өнөөгийн нунтаг нь кобальт, төмөр болон бусад төрөл бүрийн нэмэлтүүдээр хийгдсэн бөгөөд жингээсээ тав мянга дахин их ачааг тэсвэрлэдэг.
Гистерезис гогцоо
Хоёр төрлийн хиймэл соронз байдаг. Эхний төрөл нь хатуу соронзон материалаар хийгдсэн тогтмолууд бөгөөд тэдгээрийн шинж чанар нь гадны эх үүсвэр, гүйдэлтэй ямар ч холбоогүй байдаг. Хоёр дахь төрөл нь цахилгаан соронзон юм. Тэдгээр нь төмрөөр хийсэн цөмтэй - соронзон зөөлөн материал бөгөөд энэ цөмийн ороомгоор гүйдэл дамждаг бөгөөд энэ нь соронзон орон үүсгэдэг. Одоо бид түүний ажлын зарчмуудыг авч үзэх хэрэгтэй. Хатуу соронзон материалын гистерезисын гогцооны соронзон шинж чанарыг тодорхойлдог. Соронзон системийг үйлдвэрлэх нэлээд төвөгтэй технологиуд байдаг тул соронзлолын урвуу үүсэх үед соронзлол, соронзон нэвчилт, энергийн алдагдлын талаархи мэдээлэл шаардлагатай байдаг. Хэрэв эрчимжилтийн өөрчлөлт нь мөчлөгтэй бол дахин соронзлолтын муруй (индукцийн өөрчлөлт) үргэлж хаалттай муруй мэт харагдана. Энэ бол гистерезисын гогцоо юм. Хэрэв талбар сул байвал гогцоо нь зууван хэлбэртэй байна.
Хурцадмал үедсоронзон орон нэмэгдэж, бие биендээ хаалттай ийм гогцоонуудыг бүхэлд нь олж авдаг. Соронзонжуулалтын явцад бүх векторууд чиглэгдэж, эцэст нь техникийн ханалтын төлөв гарч, материал бүрэн соронзлогдоно. Ханалтын үед олж авсан гогцоог хязгаарын гогцоо гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь индукцийн Bs (ханасан индукц) хамгийн их хүрсэн утгыг харуулдаг. Хүчдэл буурах үед индукцийн үлдэгдэл хэвээр байна. Хязгаар ба завсрын төлөв дэх гистерезисын гогцоонуудын талбай нь эрчим хүчний алдагдал, өөрөөр хэлбэл гистерезисын алдагдлыг харуулдаг. Энэ нь соронзлолтын урвуу давтамж, материалын шинж чанар, геометрийн хэмжээсээс хамгийн их хамаардаг. Хязгаарлагдмал гистерезисын гогцоо нь хатуу соронзон материалын дараах шинж чанаруудыг тодорхойлж чадна: ханалтын индукц Bs, үлдэгдэл индукц Bc ба албадлагын хүч Hc.
Соронзонжуулалтын муруй
Энэ муруй нь соронзлолын хамаарал болон гадаад талбайн хүчийг харуулдаг тул хамгийн чухал шинж чанар юм. Соронзон индукцийг Теслагаар хэмждэг бөгөөд соронзлолтой холбоотой. Шилжүүлэгч муруй нь гол зүйл бөгөөд энэ нь цикл дахин соронзлолтын явцад олж авсан гистерезисийн гогцоон дээрх оргилуудын байршил юм. Энэ нь соронзон индукцийн өөрчлөлтийг тусгадаг бөгөөд энэ нь талбайн хүчнээс хамаардаг. Соронзон хэлхээг хаах үед торойд хэлбэрээр тусгагдсан талбайн хүч нь гадаад талбайн хүчтэй тэнцүү байна. Хэрэв соронзон хэлхээ нээлттэй байвал соронзонгийн төгсгөлд туйлууд гарч ирдэг бөгөөд энэ нь соронз алдалтыг үүсгэдэг. Хоорондын ялгааэдгээр хурцадмал байдал нь материалын дотоод хурцадмал байдлыг тодорхойлдог.
Ферромагнетийн нэг талстыг соронзлоход үндсэн муруй дээр ялгарах онцлог хэсгүүд байдаг. Эхний хэсэгт тааламжгүй тохируулагдсан домэйнуудын хил хязгаарыг өөрчлөх үйл явцыг харуулсан бөгөөд хоёрдугаарт соронзлолын векторууд гадаад соронзон орон руу эргэдэг. Гурав дахь хэсэг нь парапроцесс, соронзлолтын эцсийн шат бөгөөд энд соронзон орон хүчтэй бөгөөд чиглэсэн байдаг. Зөөлөн ба хатуу соронзон материалын хэрэглээ нь соронзлолын муруйгаас олж авсан шинж чанараас ихээхэн хамаардаг.
Нэвчилт ба энергийн алдагдал
Хүчдэлийн талбар дахь материалын зан төлөвийг тодорхойлохын тулд үнэмлэхүй соронзон нэвчилт гэх мэт ойлголтыг ашиглах шаардлагатай. Импульс, дифференциал, хамгийн их, анхны, хэвийн соронзон нэвчилт гэсэн тодорхойлолтууд байдаг. Харьцангуйг гол муруй дагуу зурдаг тул энэ тодорхойлолтыг энгийн болгох үүднээс ашигладаггүй. H=0 байх үеийн нөхцөлд соронзон нэвчилтийг анхдагч гэж нэрлэдэг бөгөөд зөвхөн сул талбарт ойролцоогоор 0.1 нэгж хүртэл тодорхойлж болно. Хамгийн их нь эсрэгээрээ хамгийн өндөр соронзон нэвчилтийг тодорхойлдог. Хэвийн ба дээд утга нь тухайн тохиолдол бүрт үйл явцын хэвийн явцыг ажиглах боломжийг олгодог. Хүчтэй талбайн ханалтын бүсэд соронзон нэвчилт нь үргэлж нэгдмэл байх хандлагатай байдаг. Эдгээр бүх утгууд нь хатуу соронзон ашиглахад зайлшгүй шаардлагатайматериал, тэдгээрийг үргэлж ашиглаарай.
Соронзжилтыг эргүүлэх үеийн энергийн алдагдал нь эргэлт буцалтгүй. Цахилгаан энерги нь дулаан хэлбэрээр материалд ялгардаг бөгөөд түүний алдагдал нь динамик алдагдал, гистерезисийн алдагдлаас бүрдэнэ. Сүүлийнх нь соронзлолтын үйл явц дөнгөж эхэлж байх үед домэйн ханыг нүүлгэн шилжүүлэх замаар олж авдаг. Соронзон материал нь нэг төрлийн бус бүтэцтэй байдаг тул энерги нь домайны ханыг тэгшлэхэд зайлшгүй зарцуулагддаг. Мөн динамик алдагдлыг соронзон орны хүч ба чиглэлийг өөрчлөх мөчид гарч буй эргүүлэг гүйдэлтэй холбоотойгоор олж авдаг. Эрчим хүч ч мөн адил ялгардаг. Эргэдэг гүйдлийн улмаас үүсэх алдагдал нь өндөр давтамжийн гистерезисийн алдагдлаас ч давж гардаг. Мөн эрчмийг өөрчилсний дараа соронзон орны төлөв байдлын үлдэгдэл өөрчлөлтийн улмаас динамик алдагдлыг олж авдаг. Үр нөлөөний алдагдлын хэмжээ нь найрлага, материалын дулааны боловсруулалтаас хамаардаг бөгөөд ялангуяа өндөр давтамжтай үед илэрдэг. Үүний дараах нөлөө нь соронзон зуурамтгай чанар бөгөөд ферромагнетыг импульсийн горимд ашиглах тохиолдолд эдгээр алдагдлыг үргэлж харгалзан үздэг.
Хатуу соронзон материалын ангилал
Зөөлөн ба хатуулаг гэсэн нэр томъёо нь механик шинж чанарт огт хамаарахгүй. Олон төрлийн хатуу материалууд нь соронзон мэт зөөлөн байдаг ба механик талаас нь авч үзвэл зөөлөн материал нь нэлээд хатуу соронзон шинж чанартай байдаг. Хоёр бүлгийн материалд соронзлох үйл явц ижил аргаар явагддаг. Эхлээд домэйны хил хязгаарыг нүүлгэн шилжүүлж, дараа нь эргэлт эхэлнэулам бүр соронзлох талбарын чиглэлд, эцэст нь парапроцесс эхэлдэг. Эндээс л ялгаа гарч ирдэг. Соронзонжилтын муруй нь хил хязгаарыг шилжүүлэхэд хялбар, бага эрчим хүч зарцуулдаг боловч эргэлтийн процесс болон парапроцесс нь илүү эрчим хүч шаарддаг болохыг харуулж байна. Зөөлөн соронзон материалууд нь хилийн шилжилтээр соронзлогддог. Хатуу соронзон - эргэлт болон нэмэлт процессын улмаас.
Гистерезисын гогцооны хэлбэр нь хоёр бүлгийн материалын хувьд ойролцоогоор ижил, ханасан байдал ба үлдэгдэл индукц нь мөн адил тэнцүү боловч албадлагын хүчинд ялгаа байдаг бөгөөд энэ нь маш том юм. Хатуу соронзон материалд Hc=800 кА-м байдаг бол зөөлөн соронзон материалд ердөө 0.4 А-м байдаг. Нийтдээ ялгаа нь асар их: 2106 удаа. Тийм ч учраас эдгээр шинж чанарууд дээр үндэслэн ийм хуваагдлыг баталсан. Гэсэн хэдий ч энэ нь нэлээд нөхцөлтэй гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх ёстой. Зөөлөн соронзон материалууд нь сул соронзон оронд ч ханаж чаддаг. Тэдгээрийг бага давтамжийн талбарт ашигладаг. Жишээлбэл, соронзон санах ойн төхөөрөмжид. Хатуу соронзон материалыг соронзлоход хэцүү боловч соронзлолыг маш удаан хадгалдаг. Тэднээс сайн байнгын соронзыг олж авдаг. Хатуу соронзон материалын хэрэглээний талбарууд нь маш олон бөгөөд өргөн цар хүрээтэй бөгөөд тэдгээрийн заримыг нь өгүүллийн эхэнд жагсаасан болно. Өөр нэг бүлэг байдаг - тусгай зориулалтын соронзон материалууд, тэдгээрийн хамрах хүрээ маш нарийн.
Хатуулгийн дэлгэрэнгүй
Өмнө дурьдсанчлан хатуу соронзон материалууд нь гистерезисийн өргөн гогцоотой, их хэмжээний албадлагын хүч, бага соронзон нэвчилттэй байдаг. Тэдгээр нь ялгарах хамгийн их өвөрмөц соронзон энергиээр тодорхойлогддогорон зай. Мөн соронзон материал нь "хатуу" байх тусам түүний хүч чадал өндөр байх тусам нэвчилт нь бага байх болно. Тодорхой соронзон энерги нь материалын чанарыг үнэлэхэд хамгийн чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Байнгын соронз нь хаалттай соронзон хэлхээтэй сансар огторгуйд энерги өгдөггүй, учир нь бүх хүчний шугамууд цөм дотор байдаг бөгөөд түүний гадна соронзон орон байдаггүй. Байнгын соронзны энергийг хамгийн их ашиглахын тулд хаалттай соронзон хэлхээний дотор хатуу тодорхойлсон хэмжээ, тохиргоотой агаарын цоорхойг үүсгэдэг.
Цаг хугацаа өнгөрөх тусам соронз "хуучирч", соронзон урсгал нь буурдаг. Гэсэн хэдий ч ийм хөгшрөлт нь эргэлт буцалтгүй, эргэлт буцалтгүй байж болно. Сүүлчийн тохиолдолд түүний хөгшрөлтийн шалтгаан нь цочрол, цочрол, температурын хэлбэлзэл, байнгын гадаад талбарууд юм. Соронзон индукц багассан. Гэхдээ үүнийг дахин соронзлох боломжтой бөгөөд ингэснээр түүний маш сайн шинж чанарыг сэргээнэ. Гэхдээ байнгын соронз нь бүтцийн өөрчлөлтөд орсон бол дахин соронзлох нь тус болохгүй, хөгшрөлтийг арилгахгүй. Гэхдээ тэд удаан хугацаанд үйлчилдэг бөгөөд хатуу соронзон материалын зорилго нь агуу юм. Жишээ нь хаа сайгүй байдаг. Энэ нь зөвхөн байнгын соронз биш юм. Энэ бол мэдээллийг хадгалах, дуу авиа, дижитал, видео бичлэг хийх материал юм. Гэхдээ дээр дурдсан зүйл бол хатуу соронзон материалын хэрэглээний зөвхөн өчүүхэн хэсэг юм.
Цутгамал хатуу соронзон материал
Үйлдвэрлэлийн арга, найрлагын дагуу хатуу соронзон материалыг цутгамал, нунтаг болон бусад хэлбэрээр хийж болно. Тэдгээр нь хайлш дээр суурилдаг.төмөр, никель, хөнгөн цагаан ба төмөр, никель, кобальт. Эдгээр найрлага нь байнгын соронз авахын тулд хамгийн энгийн зүйл юм. Тэдний тоо нь хамгийн хатуу технологийн хүчин зүйлээр тодорхойлогддог тул тэдгээр нь нарийвчлалд хамаардаг. Цутгамал хатуу соронзон материалыг хайлшийг хур тунадас хатууруулах явцад олж авдаг бөгөөд хайлмалаас эхлээд задралын эхлэл хүртэл тооцоолсон хурдаар хөргөх бөгөөд энэ нь хоёр үе шаттайгаар явагддаг.
Эхнийх нь найрлага нь тод соронзон шинж чанартай цэвэр төмрийн ойролцоо байх үед. Нэг домайн зузаантай ялтсууд гарч ирэх шиг. Хоёрдахь үе шат нь никель, хөнгөн цагаан нь бага соронзон шинж чанартай байдаг найрлага дахь металл хоорондын нэгдэлд илүү ойр байдаг. Энэ нь соронзон бус үе шатыг хүчтэй соронзон оруулгатай хослуулсан систем болж хувирдаг. Гэхдээ энэ хайлш нь соронзон шинж чанараараа хангалттай сайн биш юм. Хамгийн түгээмэл нь өөр найрлагатай, хайлштай: төмөр, никель, хөнгөн цагаан, хайлшлах зориулалттай кобальттай зэс. Кобальт агуулаагүй хайлш нь соронзон шинж чанар багатай ч хамаагүй хямд байдаг.
Нунтаг хатуу соронзон материал
Нунтаг материалыг бяцхан боловч нарийн төвөгтэй байнгын соронз хийхэд ашигладаг. Эдгээр нь металл-керамик, металл-хуванцар, исэл ба микро нунтаг юм. Ялангуяа кермет нь сайн. Соронзон шинж чанарын хувьд энэ нь цутгамалаас арай доогуур боловч тэдгээрээс арай илүү үнэтэй байдаг. Керамик-метал соронз нь металлын нунтагыг ямар ч холбох материалгүйгээр шахаж, маш өндөр температурт шингээх замаар хийдэг. Нунтаг бодис хэрэглэдэгдээр дурдсан хайлш, түүнчлэн цагаан алт, газрын ховор металл дээр суурилсан хайлштай.
Механик бат бэхийн хувьд нунтаг металлурги нь цутгамалаас давуу боловч металл керамик соронзны соронзон шинж чанар нь цутгамалаас арай доогуур хэвээр байна. Платинум дээр суурилсан соронз нь маш өндөр албадлагын хүчний утгатай бөгөөд параметрүүд нь маш тогтвортой байдаг. Уран болон газрын ховор металлын хайлш нь хамгийн их соронзон энергийн рекорд үзүүлэлттэй байдаг: хязгаарын утга нь квадрат метр тутамд 112 кЖ байна. Ийм хайлшийг нунтагыг хамгийн өндөр нягтралд хүйтэн шахах замаар олж авдаг бөгөөд дараа нь шахмал түлшийг шингэн фазаар шингэлж, олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй цутгах замаар олж авдаг. Энгийн цутгах замаар бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ийм хэмжээгээр холих боломжгүй юм.
Бусад хатуу соронзон материал
Хатуу соронзон материалд тусгай зориулалтын материалууд мөн багтана. Эдгээр нь уян соронз, хуванцар деформацтай хайлш, мэдээлэл зөөгч материал, шингэн соронз юм. Деформацтай соронз нь маш сайн хуванцар шинж чанартай бөгөөд тэдгээр нь ямар ч төрлийн механик боловсруулалтанд төгс тохирдог - тамга, зүсэх, боловсруулах. Гэхдээ эдгээр соронз нь үнэтэй байдаг. Зэс, никель, төмрөөр хийсэн Kunife соронз нь анизотроп шинж чанартай, өөрөөр хэлбэл гулсмал чиглэлд соронзлогддог, тэдгээрийг тамга, утас хэлбэрээр ашигладаг. Кобальт, ванадиар хийсэн Vikalloy соронзыг өндөр бат бэх соронзон тууз, түүнчлэн утас хэлбэрээр хийдэг. Энэ найрлага нь хамгийн төвөгтэй тохиргоотой маш жижиг соронзуудад тохиромжтой.
Уян соронз - резинэн суурь дээрДүүргэгч нь хатуу соронзон материалын нарийн нунтаг юм. Ихэнхдээ энэ нь барийн феррит юм. Энэ арга нь үйлдвэрлэлийн өндөр чадвартай ямар ч хэлбэрийн бүтээгдэхүүнийг авах боломжийг олгодог. Тэд мөн хайчаар төгс зүсэгдсэн, нугалж, тамга, эрчилсэн. Тэд хамаагүй хямд байдаг. Соронзон резинийг компьютер, телевиз, залруулах системд соронзон санах ойн хуудас болгон ашигладаг. Мэдээллийн тээвэрлэгчийн хувьд соронзон материал нь олон шаардлагыг хангадаг. Энэ нь өндөр түвшний үлдэгдэл индукц, өөрийгөө соронзгүйжүүлэх бага зэргийн нөлөө (өөрөөр бол мэдээлэл алдагдах болно), албадлагын хүчний өндөр үнэ цэнэ юм. Бүртгэлийг устгах үйл явцыг хөнгөвчлөхийн тулд багахан хэмжээний хүч шаардлагатай ч технологийн тусламжтайгаар энэ зөрчил арилдаг.
