О минерале, который притягивается к стальным изделиям, человечеству стало известно еще в 3 веке до нашей эры. Люди были поражены, но дальнейшего развития способов его применения не последовало. Второе рождение феррита произошло после открытия компаса. Кусок минерала, закрепленный на плавающей доске, всегда указывал в одну сторону, облегчая морякам поиск нужного направления.
Окончательное признание феррит получил после опубликования теории взаимодействия электрических и магнитных полей Фарадеем. Это позволило миру взглянуть по-новому на свойства и применение феррита. Так что же это за материал и почему он так интересен радиоэлектроникам.
Общая характеристика и химический состав
Ферриты представляют собой сплав оксида железа с оксидом другого ферромагнитного металла: медь, цинк, кобальт, никель и т. д. В промышленном применении наибольшее распространение получили следующие типы ферритов:
Свойства и особенности
Главным достоинством ферритовых сплавов является наличие повышенного удельного электросопротивления с сочетанием высоких магнитных свойств. Наиболее выгодным будет применение феррита при таких эксплуатационных характеристиках как малое значение индукции и высокие частоты.
При низких значениях частот повышается относительная диэлектрическая проницаемость феррита. При одновременном наличии высокой магнитной проницаемости это может привести к наложению волн друг на друга. Как результат возникает объемный резонанс, при котором вихревые токи увеличиваются в разы, а, следовательно, потери.
Ухудшение магнитных свойств в ферритах происходит по следующим причинам:
Феррит обладает незначительными механическими свойствами. Не отличаются ни прочностью, ни пластичностью.
Модуль упругости составляет в среднем 45 000 МПа. Модуль сдвига ферритовых сплавов 5500 МПа. Предел прочности на растяжение равен 120 МПа. На сжатие 900 МПа. Значение коэффициента Пуансона колеблется в пределах 0,25-0,45.
Виды применения
В силу вышеперечисленных свойств главным потребителем ферритов является радиоэлектроника. Применение определенного сплава феррита ограничивается значением критических частот, выход за пределы которых увеличивает потери и снижает эксплуатационные свойства, в частности магнитную проницаемость. Ферритовые сплавы по свойствам и применению делят на:
Ценообразование
Стоимость феррита определяется следующими свойствами:
феррит
Полезное
Смотреть что такое «феррит» в других словарях:
ФЕРРИТ — ФЕРРИТ, одна из кристаллических форм (АЛЛОТРОПОВ) железа, содержащихся наряду с другими в стали, пудлинговом железе и чугуне. Также носит название альфа железа и обладает высокомагнитными свойствами. Ферритами называют также такие химические… … Научно-технический энциклопедический словарь
Феррит — Феррит: Ферриты (оксиферы) химические соединения оксида железа Fe2O3 с оксидами других металлов. Феррит (фаза) железо или сплав железа с объёмноцентрированной кубической кристаллической решёткой. См. также Ферритовый фильтр … … Википедия
феррит — Магнитный материал, представляющий собой соединение окислов металлов. [ГОСТ 23618 79] феррит Ферромагнитный материал, имеющий низкую проводимость и используемый в качестве сердечника или экрана вихретокового преобразователя. [Система… … Справочник технического переводчика
феррит — сущ., кол во синонимов: 8 • гексаферрит (1) • минерал (5627) • ортоферрит (1) • … Словарь синонимов
ФЕРРИТ — 1. Разнов. теллурического Fe наиболее чистая, почти не содер. примеси Ni. 2. По Герасимову (1964), железистый латерит, свойственный относительно сухим тропическим и субтропическим обл. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией… … Геологическая энциклопедия
ФЕРРИТ — твердый раствор углерода (обычно низкой концентрации порядка сотых долей процента) и других элементов в α железе α Fe (C) (почти чистое железо α). Содержание углерода менее 0,04 %. Кристаллическая решетка феррита аналогична… … Металлургический словарь
Феррит — Ferrite Феррит. (1) Твердый раствор одного или более элементов в объемноцентрированной решетке железа. Если иначе не обозначено (например, как хромистый феррит), растворенный элемент является углеродом. На диаграммах состояния имеются две… … Словарь металлургических терминов
Феррит — [ferrite] твёрдый раствор С (до 0,025 % при 723 °С) и легирующих элементов в α Fe с ОЦК решеткой. Феррит одна из основных фаз в сталях и чугунах. С и N растворяются в α Fe внедрения, а Р, Si и все металлы замещаются. В легированных сталях и… … Энциклопедический словарь по металлургии
Феррит — 12. Феррит Магнитный материал, представляющий собой соединение окислов металлов Источник: ГОСТ 23618 79: Изделия из ферритов и магнитодиэлектриков. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Что такое феррит? Свойства, применение, производство и цена феррита
Здесь поможет уже слово «окси», указывающее на кислород. То есть, речь идет об оксидах железа. Однако, на этом формула ферритов не заканчивается. Нюансы рассмотрим в первой главе.
Что такое феррит
Любой феррит содержит в своей структуре еще и оксид другого металла. Металл этот должен быть ферромагнитиком, то есть, обладать магнитными свойствами в отсутствие магнитного поля.
Для его волн вещества группы легко проницаемы. Железо, кстати, ферромагнитик. В оксиферах элемент выбирает себе подобную пару, к примеру, никель в соединении с тем же кислородом.
Однако, доступны в силу стоимости или распространенности лишь несколько. Но, вернемся от частного к общему. Есть ли ферромагнитные свойства у феррита, и каковы, вообще, его свойства?
Свойства феррита
Итак, структура феррита всегда сводится к формуле MeOFe2O3. Соединения не металлические, но являются магнитомягкими. Это значит, что материалы способны намагнититься до насыщения и даже перемагнититься в слабом поле.
А вот излишней проводимости у них не наблюдается. Магнитный феррит — это не металл и уступает ему в способности передавать ток, однако, полностью ее не лишен. Большинство веществ группы — полупроводники.
Занимая промежуточное положение между металлами и диэлектриками, ферриты начинают лучше проводить ток при нагреве. При падении температуры оксиферы могут перейти в диэлектрики.
Зато, работая в режиме полупроводников, ферриты обеспечивают меньшие потери энергии, поскольку в веществах группы почти не образуются вихревые токи. Они замкнуты. Энергия не доходит из точки А в точку Б. Поэтому, вихревые токи именуют паразитарными и потребитель недополучает энергию, хоть и платит за нее.
Теперь, к вопросу ферромагнитности. Ее сохраняют лишь некоторые вещества группы. Так, феррит перлит ферромагнитен, а оксифер никеля — нет. Однако, есть и сложные ферриты. Они являются совмещением двух простых — одного ферромагнитного и одного простого.
Магнитные свойства комплексных оксиферов наиболее выражены, чем и пользуются промышленники. Где именно пригождаются свойства ферритов, и каких именно, расскажем в следующей главе.
Применение феррита
Материал выступает в роли экрана, отражая внешнее магнитное поле и задерживая то, что исходит от кабелей. Это обеспечивает стабильную работу техники, исключая искажение сигнала.
Если дома есть звуковая аппаратура, к примеру, магнитофоны, можно взглянуть и на них. Увидим головки записи. Они из феррита. Используют монокристаллы. Они, как и цилиндры на компьютерных кабелях исключают влияние помех на сигнал. Именно поэтому звук получается чистым.
Скорость этого движения высока, а посему, головка записи должна быть износостойкой. Вот почему производители закупают именно монокристаллы ферритов. Они тверже иных модификаций.
Если заглянуть в технические помещения, там наверняка найдется трансформатор на феррите. Кольца из сплава окиси железа с окисями других металлов служат в нем сердечником.
Деталь в несколько тысяч раз повышает индукцию магнитного поля. Речь о его действии на заряженные частицы. В итоге, прибор передает большую мощность, чем мог бы делать это с сердечником не из феррита.
Кольцевые сердечники из феррита встречаются не только в трансформаторах, но и прочей электронике. Детали бывают литыми и составными. Последние кольца – соединение двух половинок.
На них проще наматывать проволоку. В случае с монолитными сердечниками, сие проблематично. Поэтому, комбинированные модели распространеннее. Зазор между половинками стараются сделать как можно меньше. Иначе, теряется эффективность детали.
Они присущи и магнитам. Совпадает направление намагниченности подрешеток в структуре материалов. В обоих случаях, это 180 градусов. Но, у ферритов угол способен меняться.
Необходимое условие — активное усиление внешних полей. Намагниченность подрешеток становится меньше и … феррит переходит уже в категорию антиферромагнитиков.
Так что, при путанице в понятиях, а их путают многие, помните, что герой статьи – этакая переходная стадия между 100-процентными магнитами и полноценными антиферромагнитиками.
Производство феррита
Так именуют исходную смесь из окислов металлов. Затем, растворяют ненужные примеси. Это термический процесс, соответственно, шихту нагревают. После, соли осаждают и продолжают работу с полезным составом.
Цена феррита
Всего пару сотен обойдется ферритовый цилиндр для компьютерного кабеля. У детали есть защелка. Поэтому, надеть цилиндр на провод самостоятельно не составит труда. Некоторые модели стоят всего 110 рублей.
За миниатюрные заготовки для электроники, порой, просят всего пару рублей. Столько, к примеру, дают за 3-сантиметровые прутки. Их, в основном, отпускают оптом. Минимальная отгрузка – 300 штук. Однако, найти деталь можно и в рознице. Но там пруток стоит уже 6-15 рублей.
Ферриты (оксиферы)
Феррит – материал, представляющий собой соединение оксида железа и оксидов ферримагнетиков. Он имеет формулу MFe2O4. Это химическое соединение обладает кубической кристаллической решеткой и активно используется в радиоэлектронике, благодаря большому удельному сопротивлению и наличию магнитных свойств.
Основные свойства
Феррит обладает следующими физическими характеристиками:
Одним из основных физических свойств феррита является высокое электрическое сопротивление и магнитная проницаемость, что обуславливает низкие энергетические потери в высокочастотных зонах. Основным фактором, влияющим на этот параметр, является большая концентрация двухвалентных ионов железа. При повышенном количестве частиц Fe2+ увеличивается проводимость железного сплава и понижается его энергия активации. Высокое содержание двухвалентных ионов железа также приводит к снижению зависимости металла от различных свойств среды и состояния намагниченности.
Выделяют следующие механические свойства феррита:
Главными отличительными особенностями феррита являются его магнитные свойства. Они зависят от величины магнитной проницаемости железной модификации и тангенса угла потерь. На эти характеристики оказывают влияние интенсивность резонансных явлений и механические напряжения. Для сохранения магнитных свойств материала нужно ограничить величину физических нагрузок на поверхность металла.
На магнитные свойства феррита воздействуют следующие факторы:
Для большей части железных модификаций характерна нестабильность магнитной проницаемости при длительном хранении металла в теплых или холодных помещениях.
Ферриты являются полупроводниками и диэлектриками. Их электрические свойства зависят от процессов ионного обмена и температурного режима. При высоких температурах возрастает подвижность отрицательных зарядов химического соединения, что приводит к изменению электропроводности и удельного сопротивления феррита.Электрические свойства могут также изменяться при разных концентрациях ионов железа.
В процессе теплового движения частицы Fe2+ оказывают влияние на проводимость материала и энергию активации электропроводности. В результате снижается толщина энергетических барьеров, препятствующих перемещению отрицательных частиц из 1 иона в другой.
На многие параметры феррита влияют условия изготовления. Выделяют следующие способы производства этого материала:
Для производства качественного феррита необходимо соблюдать основные условия изготовления и использовать высокоактивные ферритовые соединения или порошки.
Химический состав
Ферриты являются смесью оксидов железа и иных легирующих металлов, включающих в себя медь, цинк, магний, ниобий, кобальт, никель, литий и марганец. Средняя молярная масса вещества зависит от процентного содержания химических элементов в растворе. Она равняется 152 – 160 г/моль. В зависимости от химического состава и структуры выделяют следующие разновидности феррита:
Химический состав феррита определяется эксплуатационными характеристиками материала и сферой его применения.
Классификация ферритов
Ферриты подразделяются на 3 основных класса:
В зависимости от основных параметров металла были созданы марки ферритов:
В соответствии с марками металлов была создана классификация ферритов, демонстрирующая виды применения данной модификации железа:
Отдельные марки ферритов могут применяться для производства определенной аппаратуры. В ионных аккумуляторах может использоваться только феррит цинка, являющийся магнитомягким металлом. Для магнитных головок изготавливают железные сплавы на основе никель-цинковых материалов. При сборке датчиков и специальных детекторов используют ферриты с высокой термочувствительностью. Ферриты, способные работать при импульсном намагничивании, используются во время производства трансформаторов. Модификации железа, имеющие низкие потери при частоте, могут применяться в телевизионных приборах.
ФЕРРИТЫ
К Ф. также относятся Ф.- г а у с м а н и т ы (Мn 2 О 3 ), л ит и е в ы е Ф. со структурой NaCl, Ф. Са и Ва с орторомбич. структурой.
Идеальную кристаллич. решётку шпинели можно рассматривать как одну из кубич. плотных упаковок (рис. 1).
Ф. со структурой нормальной шпинели оказываются антиферромагнитными, а со структурой обращённой шпинели- ферримагнитными. Обменные взаимодействия между катионами осуществляются косвенным образом (см. Косвенное обменное взаимодействие )и, как правило, являются отрицательными. Наиб. сильными обычно являются обменные взаимодействия между катионами, находящимися в позициях с разл. кристаллографич. окружением.
В частично или полностью обращённых шпинелях катионы, находящиеся в узлах А и B, образуют две магнитные подрешётки (строго говоря, ионы Me и Fe 3+ в узлах А также образуют две подрешётки, магн. моменты к-рых ориентированы параллельно друг другу); намагниченности подрешёток А и В направлены в противоположные стороны, поэтому результирующая намагниченность обращённых шпинелей определяется магн. моментами двухвалентных ионов.
Лит.: Смит Я., Вейн Х., Ферриты, пер. с англ., М., 1962; Крупичка С, Физика ферритов и родственных им магнитных окислов, пер. с нем., т. 1, М., 1976; см. также лит. при ст. Антиферромагнетизм, Ферримагнетизм. А. К. Звездин, С. Н. Уточкин.
