Permalloy - Permalloy

Streifen Permalloy

Permalloy ist eine Nickel - Eisen magnetische Legierung mit etwa 80% Nickel und 20% Eisengehalt. Es wurde 1914 vom Physiker Gustav Elmen in den Bell Telephone Laboratories erfunden und zeichnet sich durch seine sehr hohe magnetische Permeabilität aus , die es als magnetisches Kernmaterial in elektrischen und elektronischen Geräten sowie als magnetische Abschirmung zur Blockierung von Magnetfeldern nützlich macht . Kommerzielle Permalloy-Legierungen weisen typischerweise eine relative Permeabilität von etwa 100.000 auf, verglichen mit mehreren Tausend für gewöhnlichen Stahl.

Zusätzlich zu der hohen Permeabilität sind seine anderen magnetischen Eigenschaften eine geringe Koerzitivkraft , eine Magnetostriktion nahe Null und ein signifikanter anisotroper Magnetowiderstand . Die geringe Magnetostriktion ist für industrielle Anwendungen von entscheidender Bedeutung und ermöglicht die Verwendung in dünnen Filmen, in denen variable Spannungen andernfalls eine ruinös große Variation der magnetischen Eigenschaften verursachen würden. Der spezifische elektrische Widerstand von Permalloy kann je nach Stärke und Richtung eines angelegten Magnetfelds bis zu 5% variieren . Permalloyen haben typischerweise die flächenzentrierte kubische Kristallstruktur mit einer Gitterkonstante von ungefähr 0,355 nm in der Nähe einer Nickelkonzentration von 80%. Ein Nachteil von Permalloy ist, dass es nicht sehr duktil oder bearbeitbar ist, so dass Anwendungen, die aufwändige Formen erfordern, wie z. B. magnetische Abschirmungen, aus anderen hochpermeablen Legierungen wie Mu-Metall bestehen . Permalloy verwendet wird in Transformatorblechen und magnetische Aufzeichnungsköpfe .

Entwicklung

U-Boot-Telegraphenkabel mit Permalloy-Band umwickelt.

Permalloy wurde ursprünglich im frühen 20. Jahrhundert zur induktiven Kompensation von Telegraphenkabeln entwickelt . Als in den 1860er Jahren die ersten transatlantischen U-Boot-Telegraphenkabel verlegt wurden, stellte sich heraus, dass die langen Leiter Verzerrungen verursachten, die die maximale Signalgeschwindigkeit auf nur 10 bis 12 Wörter pro Minute reduzierten. Die richtigen Bedingungen für die Übertragung von Signalen über Kabel ohne Verzerrung wurden erstmals 1885 von Oliver Heaviside mathematisch herausgearbeitet . Carl Emil Krarup schlug 1902 in Dänemark vor, das Kabel zu kompensieren, indem es mit Eisendraht umwickelt, die Induktivität erhöht und zu einer belasteten Leitung gemacht wird , um Verzerrungen zu verringern. Eisen hatte jedoch keine ausreichend hohe Permeabilität, um ein Kabel mit transatlantischer Länge zu kompensieren. Nach längerer Suche wurde Permalloy 1914 von Gustav Elmen von Bell Laboratories entdeckt , der feststellte, dass es eine höhere Permeabilität als Siliziumstahl aufweist . Später, im Jahr 1923, stellte er fest, dass seine Durchlässigkeit durch Wärmebehandlung erheblich verbessert werden konnte . Ein Umwickeln mit Permalloy-Klebeband könnte die Signalgeschwindigkeit eines Telegraphenkabels vervierfachen.

Diese Methode der Kabelkompensation nahm in den 1930er Jahren ab, aber im Zweiten Weltkrieg wurden in der Elektronikindustrie viele andere Anwendungen für Permalloy gefunden.

Andere Kompositionen

Andere Permalloy-Zusammensetzungen sind verfügbar, die durch ein numerisches Präfix gekennzeichnet sind, das den Prozentsatz an Nickel in der Legierung angibt. Beispielsweise bedeutet "45-Permalloy" eine Legierung, die 45% Nickel und 55% Eisen enthält . "Molybdänpermalloy" ist eine Legierung aus 81% Nickel , 17% Eisen und 2% Molybdän . Letzteres wurde 1940 in den Bell Labs erfunden . Zu dieser Zeit ermöglichte es bei Verwendung in Kupfertelegraphenfernleitungen eine Verzehnfachung der maximalen Leitungsarbeitsgeschwindigkeit. Supermalloy mit 79% Ni, 16% Fe und 5% Mo ist auch bekannt für seine hohe Leistung als "weiches" magnetisches Material, das sich durch hohe Permeabilität und geringe Koerzitivkraft auszeichnet .

Siehe auch

Anmerkungen

Verweise

  • Richard M. Bozorth, Ferromagnetismus, Wiley-IEEE Press (Neuauflage 1993), ISBN   0-7803-1032-2 .
  • P. Ciureanu und S. Middelhoek, Hrsg., Thin Film Resistive Sensors, Institut für Physikverlag (1992), ISBN   0-7503-0173-2 .