Техника / 1. Металлургия

К.т.н. Егоров Н.Я., к.т.н. Егоров И.Н.

Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия

Исследования реологических особенностей магнитоожиженной дисперсной ферромагнитной среды

Реологические свойства дисперсной среды обусловлены концентрацией частиц, их формой, величиной силы взаимодействия и др. Магнитное поле оказывает непосредственное воздействие на ориентацию частиц и размер агрегатов ферромагнитной дисперсной среды. Структурообразование в дисперсных системах магнитных материалов радикально меняет реологические свойства системы. В зависимости от параметров электромагнитного воздействия можно наблюдать процессы структурообразования и разрушения структуры.

В переменном неоднородном и постоянном магнитных полях, силовые линии которых взаимно перпендикулярны при определенных параметрах электромагнитного воздействия частицы и агрегаты дисперсной системы из ферромагнитного материала начинают движение, и образуется магнитоожиженный слой [1].

Изучение особенностей дезагрегации и структурообразования дисперсных систем магнитных материалов при различных режимах электромагнитного воздействия оценивались по изменению оптической плотности (D) магнитоожиженного слоя [2] и относительного сигнала э.д.с. индукции (), наведенного в индуктивном датчике [3].

Для исследований динамики поведения дисперсной системы и характера взаимодействия между частицами в магнитном поле порошок феррита стронция фракционных составов – (50 – 63) мкм и (63 – 80) мкм помещали в измерительную ячейку, которую располагали между полюсами электромагнитов постоянного и переменного с частотой 50 Гц полей.

Из рис.1 видно, что зависимости оптической плотности и относительного сигнала э.д.с. индукции от индукции постоянного магнитного поля имеют немонотонный характер для всех исследованных режимов электромагнитного воздействия. На начальном этапе с ростом индукции постоянного магнитного поля при фиксированном значении градиента индукции переменного магнитного поля наблюдается возрастание оптической плотности, следовательно, в магнитоожиженном слое происходят процессы дефлокуляции, интенсивность которых возрастает при увеличении градиента индукции переменного поля. При дальнейшем увеличении индукции постоянного магнитного поля значения оптической плотности уменьшаются, что объясняется преимущественностью процессов агрегирования. Однако в полях, в которых происходит уменьшение оптической плотности магнитоожиженного слоя, значения относительного сигнала э.д.с. индукции, наведенного порошком в индуктивном датчике, возрастают, следовательно, вторичные агрегаты имеют ферромагнитное упорядочение магнитных моментов частиц. При достижении некоторого значения индукции постоянного магнитного поля значения э.д.с. индукции начинают уменьшаться, что свидетельствует об образовании из агрегатов цепочек, из которых с ростом индукции постоянного магнитного поля формируются магнитные струны. Электромагнитное поле раскачивает их, но амплитуда и скорость колебаний таких струн меньше, чем отдельных агрегатов, что приводит к снижению значений относительного сигнала э.д.с. индукции.

Анализ результатов измерения D и позволяет утверждать, что структурирование порошка феррита стронция исследованных фракций происходит в полях с параметрами B_c > 1 мТл, B_v=(1,68–5,71) мTл, = (24,5–85,6) мТл/м. Микроагрегаты порошков феррита стронция исследованных составов разрушаются до минимального размера в полях с B_c = 0,83 мТл, градиентом от 24,5 до 85,6 мТл/м при индукции переменного поля (1,68- 5,71) мТл. Кривые светопоглощения и относительного сигнала э.д.с. индукции позволяют выбрать оптимальные параметры поля, обеспечивающие заданные размеры агрегатов.

Рис. 1. Зависимости оптической плотности D и относительного значения э.д.с. индукции магнитоожиженного слоя дисперсной среды феррита стронция от индукции постоянного магнитного поля B_c при различных значениях параметров переменного магнитного поля.

Литература:

1. Егорова С.И. Влияние режимов электромагнитного воздействия на формирование структурированного состояния дисперсной среды / С.И. Егорова, И.Н. Егоров // Вопросы вибрационной технологии: межвуз. сб. науч. статей. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2009.- С. 62 – 64.

2. Райченко А. П. Введение в фотометрию металлических порошков / А.П. Райченко.- Киев: Наук. думка, 1973.- 174 с.

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