Пермалло́й — группа прецизионных сплавов с магнитно-мягкими свойствами, в состав которых входит железо и значительный процент никеля ( 45—82 % Ni) . Может быть дополнительно легирован несколькими другими химическими элементами.

Сплав обладает высокой магнитной проницаемостью (максимальная относительная магнитная проницаемость μ ~ 100 000), малой коэрцитивной силой , почти нулевой магнитострикцией и значительным магниторезистивным эффектом .

Благодаря низкой магнитострикции сплав применяется в прецизионных магнито-механических устройствах и других устройствах, где требуется стабильность размеров в меняющемся магнитном поле. Электрическое сопротивление пермаллоя меняется обычно в пределе 5 % в зависимости от силы и направления действующего магнитного поля .

Механические свойства

Пермаллой является механически мягким и устойчивым к коррозии материалом .

Электрические и магнитные свойства

Для типичного соотношения никеля и железа в сплаве 81 % и 19 % соответственно, пермаллой обладает гранецентрированной кубической решёткой (ГЦК) кубической магнитной анизотропией , коэффициенты которой близки к нулю. В тонких плёнках поле анизотропии , определяемое как поле, необходимое для поворота намагниченности в направлении тяжелой оси не превышает 10 Э . В некоторых случаях одноосную анизотропию создают легированием пермалоя кобальтом (например, Ni ₆₅ Fe ₁₅ Co ₂₀ ). Одноосную анизотропию в плёнках можно также получить электроосаждением в магнитном поле 0,5 кЭ ( 40 кА/м ) . Отдельное подавление магнитной анизотропии (но не магнитострикции) возможно в аморфных формах пермаллоев с использованием бора (например, Ni ₄₀ Fe ₄₀ B ₂₀ ) .

Отличительной особенностью Ni ₈₁ Fe ₁₉ является также близкий к нулю коэффициент магнитострикции . Намагниченность насыщения пермаллоя составляет величину порядка 10 ⁴ Гс ( 1 Тл ) .

Удельное электрическое сопротивление пермаллоя составляет 2⋅10 ⁻⁵ Ом·см, а магнеторезистивный коэффициент лежит в пределах от 2 % до 4 % ( 2 % для полей порядка 3,75 Э, или 300 А/м). В частности, проводимость электронов с основным направлением спинов превышает проводимость для неосновного направления в шесть раз .

Марки и состав

Основной сплав из группы пермаллоев — 79НМ :

Применение

Пермаллой используется для изготовления пластинок магнитопровода трансформаторов, для элементов магнитных записывающих головок. Первоначально пермаллой использовался для уменьшения искажения сигнала в телекоммуникационных кабелях как компенсатор их распределённой ёмкости.

Магниторезистивные свойства пермаллоя используют в датчиках магнитного поля. Например, в датчиках выполненных в виде микросхем. Примером такой микросхемы является HMC1002 с измерением по двум осям .

Прокат пермаллоя применяется для экранирования от магнитного поля — помещений для МРТ , электронных микроскопов и некоторых других особо чувствительных приборов. Из пермаллоя изготавливают защитные кожухи для микросхем и катушек, особо чувствительных к магнитному полю.

Технологическим недостатком применения пермаллоя является изменение его магнитных характеристик после даже незначительных деформаций. Поэтому во всех случаях применения пермаллоя обязательным является термическая обработка (отжиг) детали после её формования .

См. также

• Супермаллой
• Пермендюр
• Мю-металл
• Инвар

Примечания

Литература

• Mallinson John C. Magneto-resistive heads: fundamentals and applications. — Academic Press, 1996. — Vol. 1. — 133 p. — (Electromagnetism Series). — ISBN 9780124666306 .
• Ziese Michael, Thornton Martin J. Spin electronics. — Springer, 2001. — Vol. 569. — 493 p. — (Lecture notes in physics). — ISBN 9783540418047 .
• Tetsuya Ōsaka, Madhav Datta, Yosi Shacham-Diamand. Electrochemical Nanotechnologies. — Springer, 2009. — P. 479. — ISBN 9781441914231 .
• Wijn H. P. J. Magnetic properties of metals: d-elements, alloys, and compounds. — Springer, 1991. — 190 p. — (Data in science and technology). — ISBN 9783540534853 .