Магнитомягкие материалы: От фундаментальных принципов до инновационных применений и перспектив развития

По оценкам экспертов, ежегодные потери электроэнергии в трансформаторах и электродвигателях по всему миру достигают колоссальных значений, исчисляемых десятками миллиардов долларов. Значительная часть этих потерь напрямую связана с неэффективностью магнитных материалов, используемых в их сердечниках. Именно поэтому магнитомягкие материалы, способные быстро и эффективно намагничиваться и размагничиваться с минимальными потерями энергии, становятся краеугольным камнем в развитии энергоэффективных технологий и миниатюризации электронных устройств.

Данная работа представляет собой комплексное исследование мира магнитомягких материалов, призванное не только систематизировать существующие знания, но и углубиться в самые современные разработки и перспективы. Мы проследим путь от фундаментальных физических принципов, управляющих их поведением, до сложнейших технологий производства и инновационных областей применения. Курсовая работа ставит перед собой следующие ключевые цели:

• Раскрыть физические основы магнетизма, определяющие магнитомягкие свойства, и их связь с микроструктурой.
• Представить всеобъемлющую классификацию магнитомягких материалов, детально проанализировав каждый тип и его специфику.
• Изучить влияние технологических процессов на формирование конечных магнитных характеристик.
• Продемонстрировать широту и значимость применения этих материалов в современной технике.
• Описать ключевые методы измерения и стандарты для характеристики магнитных свойств.
• Оценить текущие тенденции, перспективы развития и инновационный потенциал в этой области.
• Рассмотреть экономические и экологические аспекты, связанные с их производством и использованием.

Методология исследования опирается на глубокий анализ авторитетных источников, включая научные статьи из рецензируемых журналов по материаловедению, физике твердого тела, электротехнике (например, «Физика твердого тела», «Журнал технической физики», «Электротехника»), монографии, учебные пособия ведущих вузов, официальные стандарты (ГОСТы, IEC), а также актуальные данные отраслевых отчетов. Приоритет отдавался русскоязычным официальным источникам и переводам фундаментальных зарубежных трудов, опубликованным в последние 5-10 лет, с допущением использования более ранних фундаментальных работ (до 20 лет, а для классических теорий и более старых), если их содержание полностью соответствует теме. Категорически исключались непроверенные интернет-ресурсы, блоги, форумы и рекламные материалы. Такой подход позволяет не только охватить широкий спектр знаний, но и обеспечить достоверность и актуальность представленной информации, закладывая прочный фундамент для понимания и дальнейших исследований в материаловедении.

Фундаментальные основы магнитомягких материалов

История человечества неразрывно связана с изучением и использованием магнетизма – от древних компасов до современных информационных технологий. Однако лишь относительно недавно, с развитием физики твердого тела, мы смогли по-настоящему понять глубинные механизмы, управляющие магнитными свойствами материалов. Магнитомягкие материалы, в отличие от своих «жестких» собратьев, обладают уникальной способностью быстро и эффективно менять свое магнитное состояние, что делает их незаменимыми для устройств, работающих с переменными магнитными полями.

Определение и ключевые характеристики

Чтобы глубоко понять суть магнитомягких материалов, необходимо четко определить ключевые параметры, которые их характеризуют. Представьте себе материал, который вы можете легко намагнитить, а затем так же легко размагнитить, не тратя на это много энергии. Это и есть идеальный магнитомягкий материал. Его свойства описываются несколькими взаимосвязанными физическими величинами:

• Коэрцитивная сила (H_c). Это, пожалуй, самый важный показатель «мягкости» материала. Коэрцитивная сила представляет собой напряженность внешнего магнитного поля, которую необходимо приложить к предварительно намагниченному до насыщения ферромагнитному или ферримагнитному веществу, чтобы полностью его размагнитить. Чем меньше это значение, тем легче материал теряет намагниченность. Для магнитомягких материалов H_c обычно не превышает 800 А/м. Для сравнения, у магнитотвердых материалов H_c может достигать тысяч и десятков тысяч ампер на метр. У лучших представителей магнитомягких сплавов, таких как молибденовый пермаллой, H_c может быть ≤ 1,2 А/м, а у сверхмягких нанокристаллических материалов — даже ниже 1 А/м. Единицей измерения коэрцитивной силы в Международной системе единиц (СИ) является ампер/метр (А/м).
• Магнитная проницаемость (μ). Эта безразмерная физическая величина характеризует способность материала формировать внутреннее магнитное поле под действием внешнего. Проще говоря, она показывает, насколько легко материал намагничивается. Высокая магнитная проницаемость означает, что материал эффективно «концентрирует» магнитный поток. Для магнитомягких материалов значения начальной магнитной проницаемости могут варьироваться в очень широких пределах: от 10 (для некоторых ферритов) до 100 000 и выше (для высококачественных пермаллоев). Некоторые уникальные сплавы, например, «супермаллой», способны демонстрировать феноменальную максимальную магнитную проницаемость, достигающую 1 000 000 и более.
• Петля гистерезиса. Когда магнитное поле, приложенное к ферромагнитному материалу, циклически изменяется (нарастает, достигает максимума, убывает до нуля, меняет направление, достигает максимума в противоположном направлении и снова возвращается к нулю), зависимость магнитной индукции (B) или намагниченности (M) от напряженности магнитного поля (H) образует замкнутую кривую, называемую петлей гистерезиса. Для магнитомягких материалов эта петля всегда узкая. Узкая петля гистерезиса является прямым свидетельством малых потерь энергии на перемагничивание, что делает такие материалы идеальными для устройств, работающих в переменных магнитных полях.
• Индукция насыщения (B_s). Это максимальное значение магнитной индукции, которое может быть достигнуто в материале, когда он полностью намагничен. Хотя B_s не является определяющим для «мягкости» или «твердости» материала, этот параметр важен для расчета максимально возможного магнитного потока в устройстве. Для различных магнитомягких материалов B_s может варьироваться от 0,3-0,5 Тл (для ферритов) до более 2,0 Тл (для некоторых электротехнических сталей).

Эти взаимосвязанные характеристики определяют эффективность магнитомягких материалов в устройствах, где требуется быстрая и эффективная передача или преобразование магнитной энергии.

Теоретические аспекты магнетизма

Чтобы понять, почему одни материалы легко намагничиваются, а другие сопротивляются этому процессу, нужно заглянуть глубже – на уровень атомной структуры и доменного строения.

В основе магнитных свойств ферро- и ферримагнитных материалов лежит явление спонтанной намагниченности, которое проявляется при температурах ниже точки Кюри. Это означает, что даже в отсутствие внешнего магнитного поля в таких материалах существуют мельчайшие области, называемые магнитными доменами, внутри которых атомарные магнитные моменты (обусловленные спинами электронов) ориентированы параллельно друг другу, создавая сильное локальное магнитное поле. Домены – это, по сути, «микромагниты». Однако в общем объеме материала эти домены обычно ориентированы хаотически, компенсируя магнитные поля друг друга, так что суммарная намагниченность всего образца может быть близка к нулю.

Процессы намагничивания и перемагничивания в магнитомягких материалах происходят преимущественно двумя путями:

1. Смещение доменных границ. Это основной механизм при относительно слабых внешних магнитных полях. При приложении внешнего поля домены, чье направление намагниченности совпадает с направлением поля, начинают расти, «поглощая» соседние домены, ориентированные менее выгодно. Границы между доменами, называемые доменными стенками, перемещаются. Этот процесс является энергетически выгодным и обратимым, что и обуславливает низкую коэрцитивную силу магнитомягких материалов.
2. Вращение вектора намагниченности. При дальнейшем увеличении напряженности внешнего магнитного поля, когда смещение доменных границ становится затруднительным или практически завершенным, происходит вращение векторов намагниченности внутри самих доменов. Все магнитные моменты начинают выстраиваться параллельно внешнему полю, пока материал не достигнет состояния магнитного насыщения.

Идеального перемещения доменных границ не существует. Реальный материал всегда содержит дефекты кристаллической решетки: точечные дефекты (вакансии, межузельные атомы), линейные дефекты (дислокации), объемные дефекты (включения примесей, поры) и границы зерен. Все эти неоднородности выступают в роли «ловушек» или «центров закрепления» для доменных стенок, затрудняя их движение. Чем больше таких дефектов, тем больше энергии требуется для перемещения доменных границ, и тем выше, соответственно, коэрцитивная сила (H_c). Целенаправленное снижение количества дефектов и оптимизация микроструктуры являются ключевыми задачами в производстве высококачественных магнитомягких материалов.

Кроме потерь на гистерезис, связанных с движением доменных стенок, в проводящих магнитных материалах, работающих в переменном магнитном поле, возникают вихревые токи (токи Фуко). Это электрические токи, индуцируемые изменением магнитного потока в материале, которые замыкаются внутри него и преобразуют часть магнитной энергии в тепло. Для минимизации этих потерь, особенно на высоких частотах, применяются следующие подходы:

• Использование материалов с повышенным удельным электрическим сопротивлением (ρ). Чем выше ρ, тем меньше величина вихревых токов. Примером служит легирование железа кремнием в электротехнических сталях или применение ферритов, которые являются диэлектриками.
• Изготовление сердечников из тонких, электрически изолированных друг от друга листов или лент. Это делит магнитопровод на множество малых электрических контуров, в каждом из которых вихревые токи значительно меньше, чем в сплошном образце того же объема.

Таким образом, глубинное понимание доменной структуры, механизмов намагничивания, роли дефектов и методов борьбы с вихревыми токами является фундаментом для разработки и оптимизации магнитомягких материалов, позволяя инженерам создавать все более эффективные и компактные устройства.

Классификация и сравнительный анализ основных типов магнитомягких материалов

Магнитомягкие материалы — это не монолитная группа, а обширное семейство, члены которого различаются по химическому составу, кристаллической структуре и, что особенно важно, по оптимальному диапазону рабочих частот. От массивных сердечников силовых трансформаторов до миниатюрных компонентов СВЧ-электроники — каждый тип материала находит свою уникальную нишу.

Металлические магнитомягкие материалы

Классические металлические магнитомягкие материалы являются основой большинства низкочастотных и постоянных магнитных систем.

В самом простом виде это технически чистое железо. Оно демонстрирует хорошие магнитные свойства при работе с постоянными полями, но его применение в переменных полях сильно ограничено. Причина кроется в неизбежном наличии даже незначительных примесей (углерод, кремний, марганец, сера), которые, будучи электропроводными, значительно ухудшают его магнитные качества в переменном поле, повышая потери на вихревые токи и коэрцитивную силу. Поэтому чистое железо используется редко, только там, где требования к магнитной «мягкости» не критичны, или в устройствах с постоянными магнитными полями.

Электротехнические стали

Настоящим прорывом для массовой электротехники стало создание электротехнических сталей — сплавов железа с кремнием (от 0,8 до 4,8%), иногда с добавлением до 0,5% алюминия. Главная цель введения кремния — резкое повышение удельного электрического сопротивления стали. Это напрямую ведет к значительному снижению потерь на вихревые токи, которые, как мы уже знаем, являются основной проблемой в переменных магнитных полях. Однако это не без компромиссов:

• При содержании кремния более 5% сталь становится чрезвычайно хрупкой, что существенно затрудняет её механическую обработку. Например, при 4–5% Si сталь выдерживает не более 1–2 перегибов на угол 90°.
• Индукция насыщения (B_s) также уменьшается с ростом содержания кремния. При 4,8% Si B_s может снижаться до 1,5–1,9 Тл.

Электротехнические стали классифицируются по способу производства и структуре:

• Горячекатаные (изотропные): Обладают одинаковыми магнитными свойствами во всех направлениях.
• Холоднокатаные (изотропные или анизотропные): Анизотропные стали, получаемые специальной прокаткой и последующей термообработкой, демонстрируют значительно лучшие магнитные свойства вдоль направления прокатки (например, потери на перемагничивание в текстурованной стали с ребровой текстурой могут составлять 0,6–0,7 Вт/кг, что в 2–7 раз ниже, чем в горячекатаной).

Примеры электротехнических сталей:

• Динамная сталь (0,8–2,5% Si) — для роторов и статоров электрических машин.
• Трансформаторная сталь (3,0–4,5% Si) — для сердечников силовых трансформаторов, где критичны низкие потери.
• Релейная сталь (нелегированная) — для магнитопроводов реле, где важна высокая проницаемость в слабых полях.

Пермаллои

Пермаллои (от англ. permeability и alloy) — это семейство пластичных железоникелевых сплавов, известных своей исключительно высокой магнитной проницаемостью в слабых полях и рекордно низкой коэрцитивной силой. Содержание никеля варьируется от 45% до 80%.

Для оптимизации магнитных характеристик в пермаллои вводят легирующие элементы, такие как молибден (до 5%), хром, кремний или медь. Эти добавки помогают снизить магнитокристаллическую анизотропию и повысить проницаемость.

Различают:

• Низконикелевые пермаллои (40–50% Ni): используются там, где требуется баланс между механическими и магнитными свойствами.
• Высоконикелевые пермаллои (72–80% Ni): демонстрируют наилучшие магнитомягкие свойства. Например, молибденовый пермаллой (79НМ) (около 79% Ni, 17% Fe, 4% Mo) характеризуется начальной магнитной проницаемостью ≥ 22 000, максимальной проницаемостью до 150 000 и коэрцитивной силой ≤ 1,2 А/м. Существуют также специальные сплавы, как «супермаллой», достигающие начальной магнитной проницаемости ≥ 100 000 и максимальной ≥ 1 000 000.

Ферриты и магнитодиэлектрики

Для работы на высоких и сверхвысоких частотах, где потери в металлических материалах становятся неприемлемыми из-за вихревых токов и скин-эффекта, используются керамические и композиционные материалы.

Ферриты — это высокочастотные магнитомягкие материалы на основе оксидов железа. Их ключевое отличие от металлических материалов — исключительно высокое электрическое сопротивление, достигающее 10⁴–10⁸ Ом·м. Благодаря этому, потери на вихревые токи в ферритах практически отсутствуют, и они не подвержены скин-эффекту.

Ферриты применяются на частотах от 0,05 МГц (для высокопроницаемых Mn-Zn ферритов) до 200 МГц (для Ni-Zn ферритов). Главный недостаток — относительно низкая индукция насыщения (B_s) по сравнению с металлами.

Магнитодиэлектрики — это композиционные материалы, представляющие собой мелкодисперсные частицы ферромагнитного порошка (например, карбонильного железа, альсифера, молибденового пермаллоя или ферритов), равномерно распределенные в диэлектрической матрице (бакелит, полистирол, смолы, жидкое стекло). Электроизоляционные прослойки между частицами обеспечивают высокое электрическое сопротивление всей структуры и минимизируют потери на вихревые токи, позволяя использовать их на частотах до 100 МГц. Благодаря технологии прессования, из них можно изготавливать сердечники сложной формы.

Инновационные магнитомягкие материалы: Аморфные и нанокристаллические сплавы

Современное материаловедение предлагает революционные решения в виде аморфных и нанокристаллических сплавов, которые объединяют преимущества металлических и керамических материалов, открывая путь к созданию устройств нового поколения.

Аморфные сплавы — это материалы, которые, в отличие от традиционных, не имеют дальнего порядка в расположении атомов, то есть они некристаллические. Их получают путем сверхбыстрого охлаждения расплава (со скоростью до 10⁶ К/с), что не дает атомам возможности сформировать упорядоченную кристаллическую решетку. Такая уникальная структура обуславливает:

• Отсутствие магнитокристаллической анизотропии: это свойство значительно облегчает перемагничивание.
• Высокие значения удельного электрического сопротивления: это снижает потери на вихревые токи.
• Очень низкие потери на перемагничивание в целом, что делает их крайне энергоэффективными.
• Высокую начальную и максимальную магнитную проницаемость.

Однако аморфные сплавы обычно имеют более низкую температуру Кюри и индукцию насыщения по сравнению с кристаллическими материалами.

Нанокристаллические сплавы (НКС) представляют собой дальнейшее развитие аморфных материалов. Это сплавы со смешанной аморфно-кристаллической структурой, состоящей из мельчайших нанокристаллов твердого раствора α-Fe(Si) размером всего 10–20 нм, окруженных аморфной матрицей. Для формирования и стабилизации такой структуры в их состав вводят высокое содержание некристаллизующихся элементов (до 20%), таких как бор, кремний, углерод и фосфор.

Выдающиеся свойства нанокристаллических сплавов:

• Исключительные магнитомягкие свойства: НКС демонстрируют чрезвычайно низкую коэрцитивную силу и очень высокую магнитную проницаемость, часто превосходящую лучшие пермаллои.
• Высокая прочность: Уменьшение размера зерна с 10 мкм до 10 нм может повысить прочность материала примерно в 30 раз.
• Высокая коррозионная стойкость.
• Уникальная зависимость H_c от размера зерна: В нанокристаллических материалах коэрцитивная сила снижается с уменьшением размера зерна пропорционально d⁶, что является ключевым для достижения их сверхмягких магнитных свойств. Для сравнения, у пермаллоев статическая H_c снижается обратно пропорционально среднему размеру зерна (1/d).

Тип материала	Состав	Ключевые свойства	Применение (примеры)	Частотный диапазон
Технически чистое железо	Fe + примеси (C, Si, Mn, S)	Низкая Hc (но выше, чем у спец. сплавов), средняя μ, ухудшение свойств в переменных полях.	Электромагниты, реле (где не критична частота)	DC
Электротехнические стали	Fe-Si (0,8-4,8%), иногда Al (до 0,5%)	Повышенное ρ (снижение потерь на вихревые токи), Bs 1,5-2,0 Тл, хрупкость при >5% Si.	Магнитопроводы трансформаторов, роторы/статоры двигателей, реле	DC — 400 Гц (до 10 кГц для тонких листов)
Пермаллои	Fe-Ni (45-80%), Mo (до 5%), Cr, Cu, Si	Высокая μ (до 1 000 000), низкая Hc (≤ 1,2 А/м), пластичность, чувствительность к термообработке.	Малогабаритные трансформаторы, реле, магнитные экраны, импульсные устройства, датчики	Звуковые, ультразвуковые, низкие радиочастоты
Ферриты	Оксиды металлов (Fe2O3 + MeO)	Высокое ρ (104-108 Ом·м), отсутствие скин-эффекта, низкая Bs.	Высокочастотные сердечники (трансформаторы, дроссели), антенны, фильтры	0,05 МГц — 200 МГц (до СВЧ)
Магнитодиэлектрики	Ферромагнитный порошок (Fe, пермаллой, ферриты) + диэлектрическая матрица	Высокое ρ, малые потери на вихревые токи, возможность формовки сложной геометрии.	Сердечники ВЧ узлов РЭА (дроссели, катушки индуктивности, фильтры)	10 МГц — 100 МГц
Аморфные сплавы	Fe, Co, Ni + B, Si, C, P (например, Fe81B13Si4C2)	Отсутствие магнитокристаллической анизотропии, высокое ρ, низкие потери (до 0,06 Вт/кг), высокая μ.	Высокочастотные/силовые трансформаторы, дроссели, датчики, магнитные усилители	Широкий диапазон, от низких до высоких частот
Нанокристаллические сплавы	Fe(Si) нанокристаллы (10-20 нм) в аморфной матрице + B, Si, C, P	Сверхнизкая Hc (пропорционально d6), высокая μ, высокая прочность, коррозионная стойкость.	Высокочастотные/силовые трансформаторы, дроссели, датчики, магнитные экраны	Широкий диапазон, от низких до высоких частот

Таким образом, разнообразие магнитомягких материалов позволяет инженерам выбирать оптимальное решение для широкого спектра задач, от низкочастотных силовых устройств до высокочастотных компонентов микроэлектроники, при этом инновационные аморфные и нанокристаллические сплавы открывают новые горизонты для будущих технологических прорывов.

Технологии производства и их влияние на магнитные свойства

Магнитные свойства материала — это не просто данность, определенная его химической формулой. Это результат сложного взаимодействия состава, структуры и всей технологической цепочки. Именно методы изготовления и обработки позволяют «настраивать» магнитное поведение, достигая требуемых характеристик.

Легирование и его роль

Отправная точка в создании магнитомягких материалов — это формирование их химического состава, то есть легирование. Введение даже небольших количеств определенных химических элементов может кардинально изменить магнитные и электрические свойства материала, влияя на электронную структуру и микрокристаллическую решетку.

Наиболее показательным примером является влияние кремния на электротехническую сталь:

• Повышение удельного электрического сопротивления (ρ): Это основная причина введения кремния. Атомы кремния, замещая атомы железа в кристаллической решетке или располагаясь в межузельях, создают дефекты, которые рассеивают свободные электроны. В результате ρ значительно возрастает, что приводит к радикальному снижению потерь на вихревые токи. Например, увеличение содержания кремния до 4,8% позволяет снизить вихревые потери в несколько раз по сравнению с чистым железом.
• Снижение индукции насыщения (B_s): К сожалению, с ростом концентрации кремния наблюдается снижение B_s. При содержании Si около 4,8% индукция насыщения электротехнической стали может снижаться до 1,5–1,9 Тл, тогда как для чистого железа она составляет около 2,15 Тл. Это означает, что магнитопровод из высококремнистой стали не сможет накопить столько же магнитного потока, как из чистого железа, что может потребовать увеличения его размеров.
• Повышение хрупкости: Это серьезное технологическое ограничение. При содержании кремния более 4,8% сталь становится очень твердой и хрупкой. Она теряет пластичность и выдерживает не более 1–2 перегибов на угол 90°, что делает её крайне сложной для дальнейшей механической обработки (штамповки, гибки, прокатки). Это ограничивает максимальное содержание кремния в промышленных электротехнических сталях.

В случае пермаллоев, целью легирования является, прежде всего, улучшение магнитной проницаемости и снижение коэрцитивной силы. Добавки, такие как молибден (до 5%), хром, кремний или медь, используются для подавления магнитокристаллической анизотропии и стабилизации структуры. Например, молибден в сплаве 79НМ помогает достичь исключительно высокой проницаемости и низкой H_c.

Термическая обработка (отжиг)

Последующая термическая обработка, в частности отжиг, является важнейшим этапом, который буквально «формирует» магнитные свойства материала на микроскопическом уровне. Отжиг — это процесс нагрева материала до определенной температуры, выдержки и последующего медленного охлаждения. Его механизмы и влияние на свойства включают:

• Снятие внутренних напряжений: Любая механическая обработка (прокатка, штамповка, гибка) создает в материале внутренние напряжения и дислокации. Эти напряжения затрудняют свободное движение доменных границ, действуют как «ловушки» и, как следствие, повышают коэрцитивную силу. Отжиг при высоких температурах позволяет атомам перегруппироваться, снимая эти напряжения и восстанавливая более совершенную кристаллическую решетку.
• Уменьшение плотности дефектов: При длительной выдержке при высоких температурах происходит «залечивание» точечных дефектов и частичное аннигилирование дислокаций, что также снижает сопротивление движению доменных стенок.
• Образование крупнозернистой структуры: Одним из ключевых эффектов отжига является рост кристаллического зерна. Чем крупнее зерна, тем меньше общая протяженность границ зерен в материале. Границы зерен являются барьерами для движения доменных стенок, поэтому их уменьшение приводит к значительному повышению магнитной проницаемости (μ) и снижению коэрцитивной силы (H_c).
• Оптимизация магнитных свойств: Для снятия механических напряжений, возникающих при изготовлении деталей магнитопроводов из электротехнической стали, проводят дополнительный кратковременный отжиг при 800-850 °C. Для пермаллоев, режимы отжига часто являются уникальными и строго контролируемыми, позволяя достичь максимальной «мягкости».

Механическая обработка и микроструктурный контроль

Формирование физической геометрии материала через механическую обработку также оказывает глубокое влияние на его магнитное поведение.

• Производство тонких листов и лент: Большинство металлических магнитомягких материалов выпускаются в виде тонких листов (от 0,05 до 2 мм) или лент. Снижение толщины листа является одним из основных способов уменьшения потерь на вихревые токи, поскольку величина этих токов пропорциональна квадрату толщины.
• Текстурованная сталь: Значительный прорыв в электротехнике связан с созданием холоднокатаной электротехнической стали с ребровой текстурой (также известной как текстура Госса). Специальная прокатка и последующая термообработка ориентируют кристаллические зерна таким образом, что направление легкого намагничивания (ось [100]) совпадает с направлением прокатки. В результате магнитные свойства такой стали вдоль оси прокатки в несколько раз выше, чем у изотропных сталей. Потери на перемагничивание в такой стали могут составлять 0,6–0,7 Вт/кг, что в 2–7 раз ниже, чем в горячекатаной листовой стали (1,1–4,4 Вт/кг). Это позволило значительно уменьшить размеры и массу трансформаторов (приблизительно на 20-30%).
• Использование изолированных элементов: Для еще большего снижения потерь на вихревые токи магнитопроводы из металлических магнитомягких материалов собирают из отдельных, электрически изолированных друг от друга тонких листов или навивают из тонкой металлической ленты с нанесенным изолирующим покрытием.
• Технология MIM (литье металлов под давлением): Для изготовления сложных деталей из магнитомягких сплавов, особенно для микроэлектроники, применяется технология MIM (Metal Injection Molding). Она позволяет получать изделия со сложной геометрией, высокой плотностью и превосходной размерной точностью (допуски до ±0,01 мм), что невозможно достичь традиционными методами обработки.
• Формовка магнитодиэлектриков: Изделия из магнитодиэлектриков, которые состоят из ферромагнитного порошка в диэлектрической матрице, получают горячим прессованием или литьем под давлением. Это также позволяет создавать сердечники сложной и точной формы для высокочастотной аппаратуры.

Влияние микроструктуры и дефектов

Наконец, глубина понимания магнитных свойств невозможна без анализа микроструктуры материала:

• Дефекты кристаллической решетки: Примеси, дислокации, границы зерен и другие неоднородности в кристаллической решетке выступают как центры закрепления доменных стенок. Чем больше таких дефектов, тем труднее доменным стенкам перемещаться, и тем выше коэрцитивная сила (H_c).
• Размер зерна: Крупное зерно в структуре материала, как правило, способствует более высоким значениям магнитной проницаемости (μ) и индукции насыщения (B_s), а также более низким H_c и магнитным потерям, поскольку уменьшается количество границ зерен, выступающих в качестве барьеров.
  • В нанокристаллических материалах наблюдается уникальная зависимость: коэрцитивная сила снижается с уменьшением размера зерна пропорционально d⁶. Это является ключевым фактором их сверхмягких магнитных свойств.
  • Для пермаллоев статическая коэрцитивная сила H_c также снижается, но обратно пропорционально среднему размеру зерна (~1/d).

Технологический фактор	Влияние на магнитные свойства	Пример/Детализация
Легирование	Изменение ρ, Bs, Hc, магнитокристаллической анизотропии.	Кремний в электротехнической стали: повышает ρ (до 4,8% Si), снижает потери на вихревые токи, но уменьшает Bs и повышает хрупкость. Молибден в пермаллоях: снижает анизотропию, повышает μ.
Термическая обработка (отжиг)	Снятие внутренних напряжений, уменьшение дефектов, рост зерна, повышение μ, снижение Hc.	Отжиг при 800-850 °C для электротехнической стали. Специальные режимы для пермаллоев. Крупное зерно снижает барьеры для доменных стенок.
Механическая обработка	Формирование геометрии, снижение потерь на вихревые токи, создание текстуры.	Тонкие листы (0,05-2 мм) для снижения вихревых токов. Холоднокатаная сталь с ребровой текстурой (Госса) — потери в 2-7 раз ниже. MIM-технология для сложных форм (допуски ±0,01 мм).
Микроструктурный контроль	Влияние дефектов и размера зерна на Hc и μ.	Дефекты кристаллической решетки (примеси, дислокации) повышают Hc. Крупное зерно (в общих случаях) способствует снижению Hc. В нанокристаллических сплавах Hc ∼ d6, в пермаллоях Hc ∼ 1/d.

Таким образом, каждый этап производства магнитомягких материалов, от выбора химического состава до тонкостей термомеханической обработки, является критически важным для формирования их конечных магнитных характеристик. Сознательное управление этими процессами позволяет создавать материалы с заданными свойствами для самых требовательных применений.

Современные применения магнитомягких материалов

Магнитомягкие материалы — это не просто объекты академического изучения, а важнейшие функциональные элементы, встроенные в саму ткань современной технической цивилизации. От гигантских силовых трансформаторов, снабжающих наши дома электричеством, до микроскопических датчиков в смартфонах, их способность эффективно управлять магнитными полями делает их незаменимыми.

Применение в низкочастотной и постоянной технике

Исторически и поныне магнитомягкие материалы являются основой для устройств, работающих с постоянными или низкочастотными (до нескольких сотен герц) переменными магнитными полями.

• Трансформаторы и дроссели: Это, пожалуй, наиболее очевидное применение. Электротехническая сталь является основным материалом для магнитопроводов силовых трансформаторов и дросселей, работающих на частотах до 400 Гц. Среднелегированные стали (до 2,8% Si) применяются в машинах переменного тока, а высоколегированные (до 3,8% Si и более) — в сердечниках трансформаторов, где критически важны низкие потери. Тонколистовые рулонные холоднокатаные электротехнические стали и пермаллои используются при звуковых, ультразвуковых и низких радиочастотах.
• Электрические машины (двигатели и генераторы): Роторы и статоры электродвигателей и генераторов также изготавливаются из электротехнической стали, обеспечивая эффективное преобразование электрической энергии в механическую и наоборот.
• Реле и электромагниты: В этих устройствах, где требуется быстрое переключение магнитного состояния, используются низкокоэрцитивные материалы. Низконикелевые пермаллои (40–50% Ni) применяются в магнитопроводах, где важен баланс механических и магнитных свойств. Высоконикелевые пермаллои, такие как 79НМ, благодаря своей высокой проницаемости в слабых полях, идеальны для малогабаритных трансформаторов, чувствительных реле и импульсных устройств.
• Магнитные экраны: Высокопроницаемые пермаллои также используются для создания магнитных экранов, защищающих чувствительные электронные компоненты от внешних магнитных полей, «отводя» магнитный поток от защищаемого объекта.

Применение в высокочастотной технике и микроэлектронике

С ростом рабочих частот традиционные металлические магнитомягкие материалы становятся неэффективными из-за высоких потерь на вихревые токи и скин-эффекта. На частотах выше 10³–10⁴ Гц в игру вступают специализированные высокочастотные материалы.

• Ферриты и магнитодиэлектрики: Эти материалы являются основой высокочастотной электроники. Ферриты, благодаря исключительно высокому электрическому сопротивлению (до 10⁸ Ом·м) и отсутствию скин-эффекта, применяются на частотах от 0,1 МГц (низкие радиочастоты) до 300 МГц (высокие радиочастоты) и даже в сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне (≥ 800 МГц). Они используются в сердечниках высокочастотных трансформаторов, дросселей, фильтров, антенн, а также в качестве поглотителей электромагнитных волн. Магнитодиэлектрики, будучи композиционными материалами, также применяются в высокочастотных узлах радиоэлектронной аппаратуры (дроссели, катушки индуктивности, фильтры) и могут работать на частотах до 100 МГц.
• Инновационные материалы в микроэлектронике (аморфные и нанокристаллические сплавы): Эти материалы совершили революцию в высокочастотной и силовой электронике благодаря своим уникальным свойствам.
  • Сердечники высокочастотных и силовых трансформаторов: Их низкие потери и высокая проницаемость позволяют создавать компактные и эффективные трансформаторы для импульсных источников питания и преобразователей частоты.
  • Дроссели и магнитные усилители: Благодаря сверхнизкой коэрцитивной силе и высокой проницаемости, они обеспечивают высокую эффективность в схемах регулир��вания и стабилизации.
  • Датчики тока и детекторы утечки тока: Высокочувствительные магнитные преобразователи на основе этих сплавов используются для точных измерений и мониторинга.
  • Элементы телекоммуникационных систем: Применяются в компонентах связи, где требуется высокая производительность на больших частотах.
  • Магнитные экраны: Их превосходные экранирующие свойства используются для защиты чувствительных микросхем.
  • Температурно-чувствительные датчики: Некоторые аморфные сплавы проявляют сильную зависимость магнитных свойств от температуры, что делает их пригодными для создания термодатчиков.
  • Накопительные реакторы в импульсных источниках вторичного питания: Высокая индукция насыщения и низкие потери на перемагничивание делают их идеальными для накопления энергии.

Область применения	Тип магнитомягкого материала	Специфика применения	Примеры устройств
Низкочастотная/Постоянная техника
Электроэнергетика	Электротехническая сталь	Магнитопроводы, минимизация потерь	Силовые трансформаторы, распределительные трансформаторы, роторы и статоры электродвигателей и генераторов
Электромагнитные устройства	Технически чистое железо, релейная сталь, низконикелевые пермаллои	Быстрое переключение, управление потоком	Электромагниты, соленоиды, якоря реле, клапаны
Высокочастотная техника и микроэлектроника
Радиоэлектроника	Ферриты, магнитодиэлектрики	Работа на ВЧ, отсутствие вихревых токов, миниатюризация	Сердечники ВЧ-трансформаторов, дросселей, фильтров, антенны, индуктивности
Силовая электроника	Аморфные и нанокристаллические сплавы	Высокая эффективность, низкие потери, компактность	Сердечники импульсных источников питания, преобразователей частоты, силовые дроссели
Датчики и сенсоры	Высоконикелевые пермаллои, аморфные/нанокристаллические сплавы	Высокая чувствительность к магнитным полям	Датчики магнитного поля, датчики тока, детекторы утечки тока, магниторезистивные сенсоры
Защита от помех	Пермаллои, аморфные/нанокристаллические сплавы	Экранирование от магнитных полей	Магнитные экраны для чувствительных электронных компонентов
Телекоммуникации	Аморфные/нанокристаллические сплавы	Высокая производительность в ВЧ-диапазоне	Компоненты для телекоммуникационных систем

Разнообразие применений магнитомягких материалов свидетельствует об их исключительной важности для технологического прогресса. Постоянное развитие материаловедения и технологий производства открывает новые возможности для создания еще более эффективных, компактных и функциональных устройств.

Методы измерения и стандартизация магнитных свойств

Чтобы эффективно использовать магнитомягкие материалы и контролировать их качество, необходимо иметь точные и стандартизированные методы измерения их характеристик. Без этого невозможно ни проектирование новых устройств, ни сравнение материалов от разных производителей, ни контроль технологических процессов.

Основные методы измерения

Измерение магнитных свойств — это сложная задача, требующая специализированного оборудования и методик. Среди наиболее распространенных подходов выделяют:

• Индукционно-импульсный метод. Этот метод позволяет быстро получать полную петлю гистерезиса и кривые намагничивания B(H) (зависимость магнитной индукции от напряженности магнитного поля) и J(H) (зависимость намагниченности от напряженности магнитного поля). Принцип основан на использовании кратковременных импульсов магнитного поля и измерении индуцированного напряжения во вторичной обмотке, намотанной на исследуемый образец.
• Индукционно-непрерывный метод. В отличие от импульсного, этот метод использует медленное, непрерывное изменение магнитного поля. Он также применяется для построения петель гистерезиса и кривых намагничивания, а также для определения различных видов магнитной проницаемости (начальной, дифференциальной, максимальной).
• Пондеромоторный метод. Этот метод основан на измерении силы, действующей на ферромагнитный образец, помещенный в неоднородное магнитное поле. Он особенно полезен для исследования ферромагнитных веществ в широком интервале значений напряженности поля, а также для определения магнитной восприимчивости.
• Магнитооптический метод. Использует эффекты взаимодействия света с намагниченным материалом (например, эффект Фарадея, эффект Керра). Применяется для исследования магнитных доменов, поверхностных магнитных свойств и тонких пленок.
• Осциллографический метод. Часто используется для динамических измерений на переменном токе. Он позволяет визуализировать петли гистерезиса на экране осциллографа и оценивать потери энергии в реальном времени.
• Метод вольтметра и амперметра. Это классический, относительно простой метод, применяемый для определения магнитных характеристик на постоянном или низкочастотном переменном токе. Он заключается в прямом измерении тока через намагничивающую обмотку (пропорционального H) и напряжения, индуцированного в измерительной обмотке (пропорционального dB/dt, из которого можно вычислить B).
• Метод определения магнитных свойств электротехнической стали также может заключаться в измерении вебер-амперной характеристики системы «изделие – магнитопровод первичного преобразователя магнитного потока».

Измерительные приборы

Для реализации вышеперечисленных методов создано множество специализированных приборов:

• Коэрцитиметры. Эти приборы предназначены для точного измерения коэрцитивной силы (H_c), являющейся ключевым параметром магнитомягких материалов. Современные коэрцитиметры позволяют проводить измерения быстро и с высокой точностью.
• Тесламетры (гауссметры). Используются для измерения напряженности (H) или индукции (B) магнитного поля. Принцип их действия может быть основан на эффекте Холла, индукционном принципе или ядерном магнитном резонансе.
• Веберметры (флюксметры). Измеряют величину магнитного потока (Φ), проходящего через измерительную катушку. Часто используются в сочетании с намагничивающими устройствами для построения кривых намагничивания.
• Градиентометры. Эти приборы предназначены для измерения неоднородностей магнитного поля или градиента магнитного поля, что важно при исследовании сложных магнитных структур.
• Магнитные балансы. Измеряют магнитный момент образца, что позволяет определить его магнитную восприимчивость и другие параметры.

Стандарты качества и классификации

Для обеспечения единообразия в производстве, испытаниях и применении магнитомягких материалов разработаны национальные и международные стандарты. Они регламентируют маркировку, химический состав, методы испытаний, допустимые значения магнитных характеристик и требования к качеству.

• ГОСТ 10994—74 («Сплавы прецизионные. Марки») и ГОСТ 10160—75 («Сплавы прецизионные магнитно-мягкие. Технические условия»). Эти стандарты являются ключевыми для регламентации состава и свойств пермаллоев и других прецизионных магнитомягких сплавов.
• Для изотропной тонколистовой электротехнической стали действуют стандарты, такие как ГОСТ 3836—83, ГОСТ 11036—75, ГОСТ 21427.1-83, ГОСТ 21427.2-83. Они определяют марки, химический состав, размеры и магнитные свойства листов.
• Горячекатаная электротехническая сталь регулируется, например, ГОСТ 21427.3-75.
• На международном уровне, IEC 60404-1 («Материалы магнитные. Часть 1: Классификация») является одним из основных стандартов, классифицирующих магнитные материалы по их свойствам и применению.

Использование стандартизированных методов измерения и строгий контроль соответствия материалов установленным ГОСТам и международным стандартам является залогом качества, надежности и взаимозаменяемости магнитомягких материалов в современной промышленности и технике.

Современное состояние, перспективы развития и инновационный потенциал

Мир магнитомягких материалов постоянно находится в движении, стимулируемый неуклонным ростом требований к энергоэффективности, миниатюризации и функциональности электронных устройств. Современное материаловедение активно развивает новые типы материалов, такие как аморфные и нанокристаллические сплавы, которые обещают не просто улучшить существующие технологии, но и открыть принципиально новые возможности.

Новые материалы и технологии

В авангарде инноваций стоят аморфные и нанокристаллические сплавы. Их уникальная микроструктура, формируемая за счет передовых методов (например, сверхбыстрого охлаждения расплава для аморфных сплавов или специальной термообработки для нанокристаллических), обеспечивает выдающиеся магнитомягкие свойства, часто превосходящие традиционные материалы. Эти сплавы являются основой для будущих инноваций, поскольку они позволяют преодолеть ограничения, присущие кристаллическим аналогам.

Повышение энергоэффективности

Одной из главных движущих сил развития магнитомягких материалов является стремление к повышению энергоэффективности. Потери энергии в магнитных сердечниках, вызванные гистерезисом и вихревыми токами, являются серьезной проблемой для электротехники. Новые материалы предлагают радикальные решения:

• Пермаллои уже активно используются для производства эффективных энергосберегающих продуктов. Например, некоторые марки пермаллоев (1J50) демонстрируют потери в железе в 2–3 раза ниже, чем у кремнистой стали, что способствует повышению КПД генераторов и двигателей.
• Электротехническая сталь с высоким содержанием кремния значительно снижает потери на вихревое перемагничивание, что может сократить их до 30% и напрямую ведет к увеличению КПД электротехнических устройств.
• Аморфные сплавы, благодаря отсутствию магнитокристаллической анизотропии и высокому удельному сопротивлению, показывают впечатляющие результаты. Например, сплав Fe₈₁B₁₃Si₄C₂ может иметь потери в сердечниках всего 0,06 Вт/кг, что примерно в двадцать раз ниже, чем потери в лучших текстурованных листах трансформаторной стали. Это делает их идеальными для высокоэффективных силовых трансформаторов и дросселей, где каждый процент КПД имеет значение.
• Нанокристаллические сплавы также демонстрируют сверхнизкие потери и высокую проницаемость, что делает их перспективными для следующего поколения энергосберегающих устройств.

Миниатюризация и новые функциональные возможности

Помимо энергоэффективности, критическим направлением развития является миниатюризация и расширение функциональных возможностей.

• MIM-технология (литье металлов под давлением): Эта технология позволяет производить магнитные детали со сложной геометрией, высокой размерной точностью (допуски до ±0,01 мм) и стабильной производительностью. Это отвечает растущим потребностям микроэлектроники и компактных электронных продуктов, где каждый миллиметр пространства на счету.
• Магнитная запись и датчики: Исследователи активно изучают поведение различных магнитных материалов для улучшения плотности хранения и удержания данных жестких дисков. Анализ петель гистерезиса позволяет оптимизировать магнитные свойства носителей записи. Магниторезистивные свойства пермаллоя используются в высокочувствительных датчиках магнитного поля, что открывает новые перспективы для систем навигации, медицинских приборов и промышленного контроля.
• Инновационные датчики: Аморфные и нанокристаллические сплавы применяются для создания высокочувствительных магнитных преобразователей, температурно-чувствительных датчиков и детекторов утечки тока, предлагая более точные и надежные решения.

Развитие высокочастотной техники

Потребность в магнитных материалах, способных эффективно работать на все более высоких частотах, также стимулирует исследования.

• Продолжается разработка материалов с высоким удельным сопротивлением для работы на повышенных частотах перемагничивания. Если традиционная электротехническая сталь эффективна до 400 Гц, то для тонколистовой электротехнической стали уже ведутся разработки для частот до 10 кГц, а ферриты и инновационные аморфные/нанокристаллические сплавы уверенно осваивают мегагерцовые и гигагерцовые диапазоны.
• Это позволяет создавать более компактные и эффективные высокочастотные компоненты для телекоммуникаций, радиолокации и импульсных источников питания.

В совокупности, эти тенденции показывают, что магнитомягкие материалы не только сохраняют свою актуальность, но и являются одним из ключевых драйверов технологического прогресса, позволяя создавать более компактные, эффективные и надежные устройства, которые будут формировать наше будущее.

Экономические и экологические аспекты производства и использования

При обсуждении магнитомягких материалов нельзя игнорировать их широкое экономическое и экологическое влияние. Производство и использование этих материалов вносят значительный вклад в мировую экономику, но также поднимают вопросы об устойчивости и экологической ответственности.

Экономическая целесообразность

Экономика магнитомягких материалов определяется их стоимостью, эффективностью в применении и влиянием на конечную стоимость продукции.

• Стоимость материалов: Цена магнитомягких материалов может значительно варьироваться. Например, высококачественная электротехническая сталь может быть дороже обычной нержавеющей стали. Эта разница в цене обусловлена сложным составом и высокотехнологичным производством, которое обеспечивает сплавам высокое удельное электрическое сопротивление, низкие потери и, как следствие, повышение КПД конечных устройств. Более высокая начальная стоимость материала окупается за счет снижения эксплуатационных расходов и увеличения срока службы оборудования.
• Экономия материалов и затрат: Применение холоднокатаных текстурированных сталей, обладающих значительно лучшими магнитными свойствами, позволило существенно сократить размеры и массу трансформаторов (приблизительно на 20-30%). Это не только снижает расход дорогостоящих материалов (медь для обмоток, сталь для сердечника), но и уменьшает затраты на производство, транспортировку и установку оборудования. Меньший вес и объем также облегчают обслуживание и замену.
• Снижение эксплуатационных расходов: Выбор магнитных материалов с оптимальными характеристиками, такими как высокая магнитная проницаемость и низкие потери на перемагничивание, позволяет создавать более эффективные и энергосберегающие устройства. Например, использование аморфных сплавов в трансформаторах может снизить потери холостого хода в несколько раз. Это приводит к значительной экономии электроэнергии в течение всего срока службы оборудования, что особенно важно в условиях растущих цен на энергоносители. Таким образом, инвестиции в более дорогие, но эффективные магнитомягкие материалы окупаются за счет долгосрочной экономии.

Экологическая ответственность

Экологические аспекты, связанные с производством, использованием и утилизацией магнитомягких материалов, становятся все более актуальными.

• Энергопотребление при производстве: Выплавка металлов, легирование, термическая и механическая обработка являются энергоемкими процессами. Производство стали, никеля, молибдена и других компонентов требует значительных энергетических затрат и связано с выбросами парниковых газов. Оптимизация производственных процессов и внедрение энергоэффективных технологий на металлургических предприятиях является важным шагом к снижению экологического следа.
• Снижение выбросов парниковых газов: Наиболее значимый позитивный экологический эффект от использования высокоэффективных магнитомягких материалов — это снижение общего энергопотребления электротехнического оборудования. Например, если трансформатор работает с КПД 99%, а новый, с улучшенным сердечником, позволяет достичь 99,5%, то в масштабах миллионов таких устройств экономия энергии будет колоссальной. Это напрямую ведет к сокращению сжигания ископаемого топлива на электростанциях и, как следствие, к уменьшению выбросов углекислого газа и других парниковых газов, способствуя борьбе с изменением климата.
• Утилизация и переработка: Вопрос утилизации различных типов магнитомягких материалов является сложным и требует дальнейшего исследования. Металлические сплавы (стали, пермаллои) в значительной степени подлежат переработке. Однако композиционные материалы, такие как ферриты и магнитодиэлектрики, а также сложные аморфные и нанокристаллические сплавы, могут представлять трудности при утилизации из-за их многокомпонентного состава. Разработка эффективных и экономически целесообразных методик переработки этих материалов является важной областью для будущих исследований, направленных ��а создание замкнутых циклов производства и минимизацию отходов.

Таким образом, экономические и экологические аспекты тесно переплетаются. Инвестиции в высокоэффективные магнитомягкие материалы не только оправданы с точки зрения экономической выгоды от снижения эксплуатационных расходов, но и являются важным шагом на пути к созданию более устойчивой и экологически ответственной промышленности.

Заключение

Магнитомягкие материалы, как показало данное исследование, являются одним из краеугольных камней современной техники, определяя эффективность и компактность бесчисленного множества устройств – от массивных силовых трансформаторов до миниатюрных компонентов микроэлектроники. Мы проследили их путь от фундаментальных физических принципов, определяющих поведение на атомном и микроструктурном уровнях, до сложнейших технологий производства и инновационных областей применения.

В ходе работы были достигнуты все поставленные цели:

• Мы дали четкие определения ключевых характеристик магнитомягких материалов – коэрцитивной силы (H_c < 800 А/м, до ≤ 1,2 А/м для пермаллоев), магнитной проницаемости (μ до 1 000 000), узкой петли гистерезиса и индукции насыщения, раскрыв их физическую природу через доменную структуру ферромагнетиков и механизмы намагничивания.
• Была представлена комплексная классификация магнитомягких материалов, включающая технически чистое железо, электротехнические стали, пермаллои, ферриты, магнитодиэлектрики, а также инновационные аморфные и нанокристаллические сплавы, с детальным анализом их состава, свойств и частотных диапазонов применения.
• Подробно рассмотрено влияние легирования (например, кремния на электротехническую сталь), термической и механической обработки (отжиг, текстурирование, MIM-технология) на формирование конечных магнитных характеристик, включая количественные показатели (снижение потерь в текстурированных сталях в 2-7 раз, зависимость H_c ∼ d⁶ для нанокристаллических сплавов).
• Продемонстрирована широта применения магнитомягких материалов как в низкочастотной технике (трансформаторы, двигатели, реле), так и в высокочастотной электронике (сердечники, дроссели, датчики, магнитные экраны на основе ферритов, аморфных и нанокристаллических сплавов).
• Были описаны основные методы измерения магнитных свойств (индукционные, пондеромоторные) и специализированные приборы (коэрцитиметры, тесламетры), а также указаны ключевые национальные (ГОСТы) и международные (IEC) стандарты.
• Оценены современные тенденции развития, подчеркнута роль аморфных и нанокристаллических сплавов в повышении энергоэффективности (потери до 0,06 Вт/кг для аморфных сплавов), миниатюризации и расширении функциональных возможностей устройств.
• Рассмотрены экономические (снижение массы трансформаторов на 20-30%, снижение эксплуатационных расходов) и экологические аспекты производства и использования, включая энергопотребление и влияние на снижение выбросов парниковых газов.

Уникальность представленного материала заключается в глубоком и системном подходе к анализу, выходящем за рамки базовых описаний. Внимание к количественным характеристикам, деталям технологических процессов и акцент на инновационные материалы, такие как аморфные и нанокристаллические сплавы, отличают эту работу.

Вклад данного исследования в понимание магнитомягких материалов заключается в систематизации актуальной информации, выявлении взаимосвязей между составом, структурой, технологией и свойствами, а также демонстрации их ключевой роли в современном технологическом прогрессе.

Вместе с тем, остаются важные области для дальнейших исследований. В частности, требуется более глубокое изучение и развитие экономически эффективных методик утилизации различных типов магнитомягких материалов, особенно композиционных и нанокристаллических, для обеспечения их полного жизненного цикла в рамках циркулярной экономики. Продолжение работ по разработке новых высокоэффективных сплавов с улучшенными характеристиками, способных работать в экстремальных условиях и на сверхвысоких частотах, также остается приоритетной задачей материаловедения.

Список использованной литературы

1. Колесов, С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов / С.Н. Колесов, И.С. Колесов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 2007. — 535 с.
2. Пасынков, В.В. Материалы электронной техники / В.В. Пасынков, В.С. Сорокин. – 3-е изд. – СПб.: Изд–во «Лань», 2001. – 368 с.
3. Арзамасов, Б.Н. Материаловедение / Б.Н. Арзамасов, И.И. Сидорин, Г.Ф. Косолапов. — 2-е изд., исправ. и доп. — М.: Машиностроение, 1986. — 384 c.
4. Журавлева, Л.В. Электроматериаловедение / Л.В. Журавлева. — М.: ПрофОбрИздат, 2001. – 312 с.
5. Преображенский А.А. Магнитные материалы и элементы / А.А. Преображенский, Е.Г. Бишард. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1986. — 352 с.
6. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практические применения / С. Тикадзуми. — М.: Мир, 1987. — 419 с.
7. Магнитомягкие материалы : глава из учебного пособия. 2019.
8. Объединение учителей Санкт-Петербурга. Магнитные свойства вещества. Магнитная проницаемость.
9. Пермаллои : глава из учебного пособия. 2019.
10. Академик. МАГНИТНАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ? — Словари и энциклопедии на Академике.
11. Большая советская энциклопедия (на Академике). Коэрцитивная сила.
12. Методы измерения статических магнитных характеристик : учебное пособие.
13. Научно-техническое издательство «Горячая линия — Телеком». Физические свойства и применение магнитомягких материалов.
14. Большая советская энциклопедия (на Академике). Магнитные измерения.
15. Пермаллой — уникальный магнитомягкий сплав: свойства, марки, применение.
16. СПК «Регион». Электротехническая сталь: виды, свойства и применение.
17. Машпроект. Коэрцитивная сила и магнитный анализатор (коэрцитиметр) МА: ключ к качеству в промышленности. 2025.
18. Кафедра магнетизма и магнитных наноматериалов. 1.1. Общая характеристика электротехнической стали.
19. КТ-Сталь. Электротехническая сталь: виды, свойства и применение.
20. TOPMAG. Что такое петля магнитного гистерезиса?
21. Tengye is a magnet. Понимание магнитной проницаемости: подробное руководство.
22. forca.ru. Магнитомягкие материалы : справка.
23. Электротехническая сталь : техническая статья.
24. Прецизионные магнитомягкие сплавы пермаллои 79НМ и 80НХС : техническая статья. 2019.
25. Знания. Виды, характеристики и область применения магнитомягких материалов. 2023.
26. Ozlib.com. Магнитодиэлектрики — Конструкционные электротехнические материалы.
27. Лаборатория магнитных материалов и измерений. Петля гистерезиса: термины и определения.
28. КиберЛенинка. ОБЗОР МЕТОДИК ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ СПИНТРОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
29. Большая российская энциклопедия — электронная версия. МАГНИТОМЯГКИЕ МАТЕРИАЛЫ.
30. Петербургский завод прецизионных сплавов. Влияние химического состава и термической обработки на магнитные свойства прецизионных сплавов. 2024.
31. Казанский государственный энергетический университет. Петля гистерезиса. 2015.