«макоВ: • (6-2)

(6.4)

где Ef], Eg - модуль упругости при постоянных соответственно поле и индукции; Xj - относительная деформация магнитострикции при насыщении; Bg - индукция насыщения; К - суммарная константа магнитной кристаллографической анизотропии; (л - обратимая магнитная проницаемость; Bp - величина подмагничивающей индукции; (л - начальная магнитная проницаемость; - потери на магнитный гистерезис; Рд - потери на вихревые токи; а и р - коэффициенты, зависящие от частоты, проницаемости и др.; - коэрцитивная магнитная сила материала; - остаточная индукция; о -удельное электросопротивление. В - переменная индукция.

При использовании магнитострикционных материалов в электроакустических (электромеханических) преобразователях предъявляются определенные требования к их динамическим параметрам и, следова тельно, к магнитным, магнитострикционным, электрическим, механи ческим и температурным свойствам. Относительная роль того или иного параметра определяется в каждом случае техническими требованиями, предъявляемьми к преобразователю.

Величина магнитострикционного эффекта для различных материалов может существенно отличаться. Материалы с малым, магнитострикционным эффектом для преобразователей не пригодны. Нельзя использовать также материалы, у которых в процессе увеличения напря5кен-ности магнитного поля меняется знак магнитострикции (например, железо). Кроме того, монокристаллы также малопригодны ввиду их малой механической прочности. Магнитострикционный эффект зависит не

К магнитострикционным материалам относятся все ферромагнитные материалы, включая многочисленные сплавы и неметаллические ферриты. Основными характеристиками магнитострикционных материалов являются их динамические параметры: а - магнитострикционная постоянная; К - коэффициент магнитомеханической связи; Л - постоянная чувствительности материала к малому упругому напряжению; (х, - обратимая проницаемость; - мощность электромагнитных потерь. Эти параметры связаны со статическими магнитными и магни-тострикционными свойствами следующими зависимостями [1,5]:

только от природы и химического состава материала, ио и от способа предварительной обработки образца (литье, прессовка, термическая обработка, оксидирование и т. д.).

На рис. 6.8 представлены статические магнитострикционные кривые некоторых металлов и сплавов, у которых относительная деформация X в зависимости от напряженности магнитного поля Яд изме-

МОРе20з(ферри1тШато)ктенный)

10»

~ю -го

-30 -40

707.fJi-*S07oFe

160 Ио-Ш\а1м

Рис. 6.8. Графики зависимостей деформации от напряженности статического магнитного поля для:

а - кобальто-платино-алюми-ниевых сплавов; б - металлов: в - желе.зоникелевых сплавов.

няется нелинейно и достигает максимальной величины Xj при магнитном насыщении материала (табл. 6.1). Этим ограничивается максимальна достижимая деформация, а следовательно, амплитуда колебаний преобразователя и интенсивность упругих колебаний, возбуждаемых им. Однако на практике максимальное значение деформации не достигается, так как остаточные явления вызывают уменьшение деформации пр» перемагничивании.

Из многих известных магнитострикционных материалов лишь некоторые годятся для изготовления пьезомагштных преобразователей. Наиболее часто используют никель, который отличается высоким магии-тострикционным эффектом и высокой коррозийной стойкостью. Однако-он обладает низкой точкой Кюри, что ограничивает его применение в области высоких температур. Достоинством этого материала является

Таблица 6.2

Выбор излучающей поверхности S, м, при заданной мощности генератора Р, вт (Д = 20 кгц)

Примечание. С площади 10-* м миогостержневых вибраторов нз никеля и альфера можно сиять до 30 вт акустической мощности; вибраторы из железокобальтовых сплавов позволяют снять значительно большие значения мощности. При работе на частотах 16 квц следует выбирать значения S на 15-20% бо;1ьше, а при частотах 25 кгц - на 15-20% меньше величины S. приведенной в таблице.