Техника / 1. Металлургия

К.т.н. Егоров И.Н.

Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Россия

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В МАГНИТООЖИЖЕННОМ СЛОЕ ФЕРРИТОВЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Особое место в порошковой металлургии занимают порошки магнитных материалов, реологические свойства которых изменяются в магнитном поле и зависят от дисперсного состава, формы частиц, магнитных характеристик, а так же от топологии и параметров внешнего магнитного поля.

В переменном неоднородном и постоянном магнитных полях, силовые линии которых взаимно перпендикулярны порошки магнитных материалов переходят в псевдоожиженное состояние. В работе градиент индукции переменного неоднородного магнитного поля увеличивается в вертикальном направлении. Линии индукции постоянного магнитного поля расположены горизонтально. В таком поле на частицу, обладающую магнитным моментом, действует сила пропорциональная величине градиента индукции поля, а так же силы со стороны магнитных полей частиц находящихся в непосредственной близости от рассматриваемой. Реологические свойства магнитоожиженного состояния дисперсной среды в значительной степени определяются процессами структурообразования [1-3].

С целью интегрированной оценки поведения порошка феррита бария со средним размером частиц 1 мкм в магнитоожиженном слое измеряли ЭДС индукции наводимую в индуктивном датчике без исследуемого порошка и с порошком. Разность полученных значений De соответствует величине ЭДС индукции только от локальных магнитных полей, вызванных движением ферромагнитных частиц и агрегатов.

Результаты экспериментального исследования приведены на рис. 1. Как видно из рис. 1, с увеличением параметров переменного магнитного поля: градиента индукции от 27 мТл/м до 175 мТл/м и индукции от 0,70 мТл до 4,44 мТл при фиксированных значениях индукции постоянного магнитного поля величина сигнала De наведенного магнитоожиженным слоем дисперсной среды увеличивается, что может объясняться возрастанием количества ферромагнитного дисперсного материала в магнитоожиженном слое, разрушением агрегатов, формированием вторичных агрегатов ферромагнитного упорядочения магнитных моментов частиц.

Рис. 1. Зависимости сигнала ЭДС индукции, наводимого в датчике магнитоожиженным слоем порошка феррита бария, от градиента индукции переменного магнитного поля при фиксированных значениях индукции постоянного магнитного поля

Для исследований динамики структурных изменений и процессов движения материала в магнитоожиженном слое проводилась видеосъемка. По фотографиям определяли среднюю длину цепочек.

Рис. 2. Зависимость сигнала ЭДС индукции, наводимого в датчике магнитоожиженным слоем порошка феррита бария, от среднего значения длины цепочек образованных в магнитном поле

Из рис. 2 видно, что величина средней длины цепочек оказывает существенное влияние на величину ЭДС индукции. При градиентах индукции переменного магнитного поля от 60 мТл/м до 175 мТл/м с ростом индукции постоянного магнитного поля средняя длина цепочек возрастает. Однако, повышение индукции постоянного поля до 13,7 мТл соответствует увеличению значения ЭДС, а дальнейший рост индукции приводит к уменьшению ЭДС индукции. Таким образом, существует критическая длина цепочек, при которой ЭДС индукции магнитоожиженного слоя имеет максимальное значение. Например, при градиенте индукции переменного магнитного поля 60 мТл/м и индукции постоянного магнитного поля 5,7 мТл критическая длина цепочек 1,8 мм. При большем значении градиента индукции - 90 мТл/м критическая длина цепочек увеличивается до 2,27 мм при индукции постоянного поля 9,7 мТл, что естественно, так как при возрастании длины цепочки увеличивается ее сила тяжести, следовательно, для поддержания интенсивности движения необходима большая сила со стороны поля, т.е. большее значение градиента индукции.

Экспериментально установлено, что в переменном неоднородном и постоянном магнитных полях, силовые линии которых взаимно перпендикулярны, величина ЭДС индукции, наводимая в индуктивном датчике порошком ферромагнитного материала, зависит в основном от плотности магнитоожиженного слоя, магнитного момента частиц, длины цепочек и интенсивности движения дисперсной среды.

Литература:

1. Болога М.К., Марта И.Ф., Сюткин С.Ф. Образование упорядоченных структур в системе магнитожестких диполей в переменном магнитном поле // Тез. докл. 3 Всесоюзн. школы-семинара по магн. жидк. – М. – 1983. – С. 32 – 33.

2. Пирожков Б.И. Исследование явлений агрегирования в магнитной жидкости методом скрещенных полей // Известия АН СССР. Серия физическая. – 1987.- Т.51, № 6.- С. 1088 – 1093.

3. Егорова С.И. Магнитовибрационное ожижение. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2009.- 162 с.