По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 534.833:539.67

Демпфирующие сплавы железа для снижения вредных вибраций и шумов в машинах и механизмах

Скворцов А. И., д-р техн. наук, профессор, Вятский государственный университет, Киров, 610002, Киров, ул. Московская, д. 36, е-mail: skvorcov@vyatsu.ru
Мельчаков М. А., канд. техн. наук, доцент, Вятский государственный университет, Киров, 610002, Киров, ул. Московская, д. 36, е-mail: melchakov-m@yandex.ru

Проанализированы две модели магнитомеханического затухания. Сделан оценочный расчет параметров вязкого затухания для демпфирующих сплавов железа. Из двух моделей микромеханизма магнитомеханического затухания, связанного с движением, эволюцией доменных границ: микротокового и деформационного, — наиболее соответствующий реальному микромеханизму магнитомеханического затухания является микротоковый, учитывающий, в частности, толщину доменных границ. При этом механические колебания вызывают в ферромагнетиках локальные изменения намагниченности путем смещения доменных границ, изменения конфигурации доменной структуры, площади и типа доменных границ. Движение, эволюция доменных границ, чему соответствует изменение магнитной индукции во времени, приводят к возникновению микротоков в их окрестности. Энергия токов рассеивается в виде джоулева тепла.

Литература:

1. Скворцов, А. И., Кондратов, В. М., Потехин, Б. А. и др. Связь магнитомеханического затухания с параметрами магнитокристаллической структуры в сплавах железа // Известия Академии наук. Серия физическая. — 1997. — Т. 61, №2. — С. 246–248.

2. Скворцов, А.И. Влияние структуры на демпфирующую способность и механические свойства сплавов железа с магнитомеханическим затуханием // Металловедение и термическая обработка металлов. — 2004. — №5. — С. 18–25.

3. Скворцов, А.И. Анализ неупругости в высокодемпфирующих сплавах Zn-Al, серых чугунах и сплавах железа с магнитомеханической природой внутреннего трения // Металловедение и термическая обработка металлов. — 2012. — №5. — С. 42–47.

4. Скворцов, А. И., Скворцов, А.А. Влияние термомагнитной обработки на демпфирующие свойства магнитомягких сплавов железа // Металловедение и термическая обработка металлов. — 2006. — № 10. — С. 14–19.

5. Скворцов, А. И., Мельчаков, М.А. Демпфирующая способность и структура сплава Fe — 15,4%Cr при различных температурах термомагнитной обработки и предварительного отжига // Деформация и разрушение материалов. — 2012. — №4. — С. 22–25.

6. Melchakov, M. A., Skvortsov, A. I., Skvortsov, A.А. Effect of Thermal and Thermal Magnetic Treatment on Damping Properties of Fe — Cr — Al Alloys // Solid State Phenomena, Vol. 265, pp. 611–614, 2017.

7. О'Делл, Т.Н. Ферромагнитодинамика. — Москва: Мир, 1983. — 253 с.

8. Зайкова, В. А., Старцева, И. Е., Филиппов, Б.Н. Доменная структура и магнитные свойства электротехнических сталей. — Москва: Наука, 1992. — 272 с.

9. Скворцов, А.И. Роль кристаллической и магнитной структур в формировании высокого магнитомеханического затухания в сплавах железа // Физика металлов и металловедение. — 1993. — Т. 75, №6. — С. 118–124.

10. Дунаев, Ф.Н. О потерях энергии при перемагничивании ферромагнетиков // Физика металлов и металловедение. — 1970. — Т. 29, №5. — С. 937–946.

11. Дунаев, Ф.Н. О потерях энергии при перемагничивании ферромагнетиков // Физика металлов и металловедение. — 1970. — Т. 30, №3. — С. 666–668.

Высокодемпфирующие сплавы Fe перспективны в качестве материала деталей машин и механизмов для снижения вредных вибраций и шумов.

В работах [1–3] показано, что высокодемпфирующим сплавам Fe характерна крупнозернистая кристаллическая структура и крупнодоменная магнитная структура, а сильное внутреннее трение в них обусловлено в основном магнитомеханической природой. Благоприятную для высокого демпфирования доменную структуру в этих сплавах формируют термической, термомагнитной обработкой [4–6].

Соотношения между магнитомеханическим затуханием и параметрами магнитных доменов в демпфирующих сплавах железа обычно обсуждаются в рамках микромеханизма магнитомеханического затухания, т. е. на структурном уровне, более тонком по сравнению с размером домена. В данном случае рассматриваются процессы, связанные с движением, эволюцией доменных границ.

Одним из микромеханизмов магнитомеханического затухания считается микротоковый механизм. Он заключается в том, что в проводящих металлических материалах, какими являются рассматриваемые ферромагнитные сплавы Fe, рассеяние энергии механических колебаний при движении доменной границы происходит по причине возникновения микротоков в ее окрестности. Эти микротоки возникают из‑за вращения спинов внутри доменной границы при ее движении, чему соответствуют локальные изменения магнитной индукции.

Согласно работе [7], параметр вязкого затухания, обусловленный микротоками, определяется уравнением:

где: величина n равна, соответственно, 1 и 2 для 90 и 180 град. доменных границ, Мs — намагниченность насыщения домена, р — подвижность доменной границы:

где: m 0 — магнитная постоянная, s — удельная электропроводность, h — размерный параметр доменной границы, D — эффективная толщина доменной границы.

Если предположить, что вклад 90 и 180 град. доменных границ в затухание одинаков, основанием чему является вывод работы [8] о примерном равенстве вклада 90 и 180 град. доменных границ в мощность вихретоковых потерь, тогда:

Для Цитирования:
Скворцов, Мельчаков, Демпфирующие сплавы железа для снижения вредных вибраций и шумов в машинах и механизмах. Главный механик. 2020;4.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: