Bài giảng Vật liệu kỹ thuật điện

CHặÅNG 9 : VÁÛT LIÃÛU KYẻ THUÁÛT ÂIÃÛN 9.1.TấNH CHÁÚT ÂIÃÛN CUÍA VÁÛT LIÃÛU : Tờnh chỏỳt vỏỷt lyù cuớa vỏỷt lióỷu gọửm coù : tờnh chỏỳt õióỷn, tờnh chỏỳt nhióỷt vaỡ tờnh chỏỳt tổỡ. Trong phaỷm vi chổồng trỗnh ta nghión cổùu tờnh chỏỳt õióỷn vaỡ tờnh chỏỳt tổỡ laỡ caùc tờnh chỏỳt quan troỹng nhỏỳt cuớa vỏỷt lióỷu cuớa vỏỷt lióỷu õióỷn. 9.1.1.Âọỹ dỏựn õióỷn : Tờnh chỏỳt õióỷn quan troỹng nhỏỳt cuớa vỏỷt lióỷu ràừn laỡ khaớ nàng dỏựn õióỷn cuớa noù. Dổỷa vaỡo sồ õọử õo õọỹ dỏựn õióỷn cuớa vỏỷt lióỷu, theo õởnh luỏỷt Äm ta coù : U = I.R (9.1) Trong cọng thổùc (9.1) thỗ R laỡ õióỷn trồớ cuớa mỏựu vỏỷt lióỷu õo õọỹ dỏựn õióỷn. Giaù trở cuớa R phuỷ thuọỹc vaỡo hỗnh daỷng mỏựu õo maỡ hỏửu nhổ khọng phuỷ thuọỹc vaỡo cổồỡng õọỹ doỡng õióỷn. Âióỷn trồớ suỏỳt U khọng phuỷ thuọỹc vaỡo hỗnh hoỹc cuớa mỏựu õo nhổng phuỷ thuọỹc vaỡo baớn chỏỳt vỏỷt lióỷu, noù lión hóỷ vồùi õióỷn trồớ R theo cọng thổùc : U = l RS = lI US (9.2) Trong õoù :l - khoaớng caùch giổợa hai õióứm õo õióỷn aùp S - tióỳt dióỷn vuọng goùc vồùi hổồùng doỡng õióỷn Âọỹ dỏựn õióỷn V laỡ nghởch õaớo cuớa õióỷn trồớ suỏỳt V = U 1 bióứu thở khaớ nàng dỏựn õióỷn cuớa vỏỷt lióỷu, õồn vở õo (:.m)-1. Tổỡ phổồng trỗnh (9.1) õởnh luỏỷt Äm coù thóứ bióứu dióựn dổồùi daỷng vi phỏn : ỷt õọỹ doỡng õióỷn, laỡ doỡng õióỷn õi qua mọỹt õồn vở dióỷn tờch mỏựu vaỡ ổồỡng õọ ỷn trổ ng : J = V.E (9.3) Trong õoù J = I/S goỹi laỡ mỏ c ỹ õió ồỡ E = U l (9.4) Caùc vỏỷt lióỷu ràừn coù õọỹ dỏựn õióỷn traới rọỹng trón hai baớy cồợ sọỳ. Càn cổù vaỡo khaớ nàng dỏựn õióỷn vỏỷt ràừn õổồỹc chia ra ba loaỷi : dỏựn õióỷn, baùn dỏựn õióỷn vaỡ õióỷn mọi (caùch õióỷn). Kim loaỷi laỡ vỏỷt lióỷu dỏựn õióỷn tọỳt, õọỹ dỏựn õióỷn khoaớng 107 (:.m)-1. Chỏỳt õióỷn mọi coù õọỹ dỏựn õióỷn õióỷn trổồỡng vaỡ caùc haỷt mang õióỷn ỏm thỗ theo chióửu ngổồỹc laỷi. Trong õa sọỳ caùc vỏỷt ràừn doỡng tổỡ 10-10 õóỳn 10-20 (:.m)-1. Chỏỳt baùn dỏựn coù õọỹ dỏựn õióỷn tổỡ 10-6 õóỳn 104 (:.m)-1 Doỡng õióỷn õổồỹc taỷo thaỡnh do chuyóứn õọỹng cuớa caùc haỷt mang õióỷn tờch dổồùi taùc duỷng cuớa õióỷn trổồỡng ngoaỡi. Caùc haỷt mang õióỷn tờch dổồng chuyóứn õọỹng theo hổồùng cuớa 138 õióỷn õổồỹc taỷo bồới caùc õióỷn tổớ tổỷ do. Trong vỏỷt lióỷu ion sổỷ chuyóứn dồỡi thuỏửn tuùy cuớa caùc ion cuợng coù thóứ taỷo ra doỡng õióỷn. 9.1.2.Cỏỳu truùc vuỡng nàng lổồỹng trong vỏỷt ràừn : Trong caùc chỏỳt dỏựn õióỷn, baùn dỏựn vaỡ mọỹt sọỳ loaỷi õióỷn mọi chố tọửn taỷi sổỷ dỏựn õióỷn bàũng õióỷn tổớ vaỡ õọỹ dỏựn õióỷn naỡy phuỷ thuọỹc rỏỳt lồùn vaỡo sọỳ lổồỹng õióỷn tổớ coù khaớ nàng tham gia dỏựn õióỷn. Trong mọỹt loaỷi vỏỷt lióỷu cuỷ thóứ, sọỳ õióỷn tổớ coù khaớ nàng dỏựn õióỷn lión quan õóỳn sổỷ sàừp xóỳp caùc traỷng thaùi õióỷn tổớ (caùc mổùc nàng lổồỹng õióỷn tổớ) vaỡ caùch thổùc chióỳm chọự cuớa õióỷn tổớ trong traỷng thaùi õoù. Trong rióng mọựi nguyón tổớ tọửn taỷi caùc mổùc nàng lổồỹng giaùn õoaỷn. Caùc õióỷn tổớ sàừp xóỳp thaỡnh caùc tỏửng (vồùi sọỳ lổồỹng tổớ chờnh n = 1, 2, 3...) vaỡ caùc lồùp õổồỹc chố bồùi caùc chổợ s, p, d vaỡ f (ổùng vồùi caùc sọỳ lổồỹng tổớ quyợ õaỷo l = 0, 1, 2, 3...). Trong mọựi lồùp laỷi coù tổồng ổùng 2l + 1 = 1, 3, 5 vaỡ 7 quyợ õaỷo khaùc nhau. Trong caùc nguyón tổớ, õióỷn tổớ chióỳm lộnh caùc traỷng thaùi coù nàng lổồỹng thỏỳp nhỏỳt theo nguyón lyù loaỷi trổỡ Pauli. Cỏỳu hỗnh õióỷn tổớ cuớa mọỹt nguyón tổớ bióứu thở sổỷ sàừp xóỳp õióỷn tổớ vaỡo caùc traỷng thaùi cho pheùp. Trong vỏỷt ràừn caùc nguyón tổớ sàừp xóỳp mọỹt caùch trỏỷt tổỷ trong maỷng tinh thóứ. ÅÍ khoaớng tổồng õọỳi xa mọựi nguyón tổớ laỡ õọỹc lỏỷp vồùi caùc nguyón tổớ khaùc vaỡ coù caùc mổùc nàng lổồỹng trong nguyón tổớ vaỡ cỏỳu hỗnh õióỷn tổớ giọỳng nhổ nguyón tổớ õổùng cọ lỏỷp. Khi caùc nguyón tổớ caỡng xờch laỷi gỏửn nhau thỗ caùc õióỷn tổớ caỡng bở kờch thờch bồùi caùc õióỷn tổớ vaỡ caùc haỷt nhỏn cuớa caùc nguyón tổớ lỏn cỏỷn. AÍnh hổồớng naỡy laỡm cho mọựi mọỹt traỷng thaùi õióỷn tổớ trong nguyón tổớ rióng bióỷt bở phỏn taùch thaỡnh mọỹt loaỷt caùc traỷng thaùi õióỷn tổớ nàũm saùt nhau, hỗnh thaỡnh nón mọỹt vuỡng nàng lổồỹng õióỷn tổớ. Trong mọựi vuỡng, caùc mổùc nàng lổồỹng vỏựn laỡ giaùn õoaỷn, tuy nhión khoaớng caùch caùc mổùc kóử nhau laỡ hóỳt sổùc nhoớ. ÅÍ khoaớng caùch nguyón tổớ cỏn bàũng, sổỷ taỷo thaỡnh vuỡng nàng lổồỹng coù thóứ xaớy ra vồùi caùc lồùp õióỷn tổớ ồớ gỏửn haỷt nhỏn nhỏỳt. Giổợa caùc vuỡng kóử nhau coù thóứ tọửn taỷi caùc khe nàng lổồỹng, thọng thổồỡng caùc õióỷn tổớ khọng õổồỹc pheùp chióỳm lộnh nhổợng mổùc nàng lổồỹng nàũm trong nhổợng khe naỡy. Caùc tờnh chỏỳt õióỷn cuớa vỏỷt ràừn phuỷ thuọỹc vaỡo cỏỳu truùc vuỡng nàng lổồỹng õióỷn tổớ cuớa noù. Vuỡng chổùa caùc õióỷn tổớ coù nàng lổồỹng cao nhỏỳt (õióỷn tổớ hoùa trở) goỹi laỡ vuỡng hoùa trở. Vuỡng coù nàng lổồỹng cao hồn kóử trón õoù, maỡ trong õa sọỳ caùc trổồỡng hồỹp vóử cồ baớn laỡ bở boớ trọỳng goỹi laỡ vuỡng dỏựn. ÅÍ traỷng thaùi vuỡng hoùa trở chố mồùi bở lỏỳp õỏửy mọỹt phỏửn (cỏỳu truùc vuỡng õióứn hỗnh cuớa kim loaỷi) nàng lổồỹng ổùng vồùi mổùc cao nhỏỳt bở chióỳm chọự ồớ 0oỹ K goỹi laỡ nàng lổồỹng Feùcmi Ef. 9.1.3.Tờnh dỏựn õióỷn cuớa kim loaỷi : Chố nhổợng õióỷn tổớ naỡo coù nàng lổồỹng lồùn hồn mổùc Fecmi thỗ mồùi chởu taùc duỷng vaỡ õổồỹc gia tọỳc khi coù màỷt õióỷn trổồỡng. Caùc õióỷn tổớ naỡy tham gia vaỡo quaù trỗnh dỏựn õióỷn vaỡ goỹi laỡ caùc õióỷn tổớ tổỷ do.. Âỏy laỡ yóỳu tọỳ quyóỳt õởnh tờnh dỏựn õióỷn cao cho kim loaỷi. Âóứ cho õióỷn tổớ trồớ thaỡnh õióỷn tổớ tổỷ do, cỏửn phaới kờch thờch noù lón mọỹt traỷng thaùi nàng lổồỹng cho pheùp vaỡ coỡn trọỳng ồớ trón mổùc Ef. Vồùi õa sọỳ kim loaỷi õaợ coù sàụn caùc mổùc nàng lổồỹng trọỳng nàũm saùt kóử ngay mổùc bở chióỳm cao nhỏỳt taỷi Ef. Vỗ vỏỷy chố cỏửn mọỹt nàng lổồỹng rỏỳt nhoớ õóứ õổa õióỷn tổớ lón caùc traỷng thaùi trọỳng nàũm kóử Ef. Nhỗn chung nàng lổồỹng do mọỹt õióỷn trổồỡng cung cỏỳp õuớ õóứ kờch thờch õổồỹc mọỹt sọỳ lồùn caùc õióỷn tổớ lón traỷng thaùi dỏựn õióỷn naỡy. 139 Trong lión kóỳt kim loaỷi, tỏỳt caớ caùc õióỷn tổớ hoùa trở õóửu coù thóứ chuyóứn õọỹng tổỷ do, taỷo thaỡnh khờ õióỷn tổớ bao quanh caùc ion dổồng. Màỷt duỡ caùc õióỷn tổớ naỡy khọng bở chi phọỳi bồới mọỹt nguyón tổớ rióng reợ naỡo, nhổng chuùng vỏựn phaới nhồỡ mọỹt kờch thờch nhỏỳt õởnh mồùi trồớ thaỡnh õióỷn tổớ dỏựn thổỷc sổỷ tổỷ do. Luùc naỡy chố cỏửn mọỹt bọỹ phỏỷn bở kờch thờch seợ taỷo ra mọỹt sọỳ lồùn õióỷn tổớ tổỷ do vaỡ kóỳt quaớ laỡ taỷo ra tờnh dỏựn õióỷn cao. Âọỹ dỏựn õióỷn cuớa kim loaỷi õổồỹc bióứu thở bồới cọng thổùc sau : V = n ~e~Pe (9.5) Trong õoù : -V laỡ õọỹ dỏựn õióỷn -Pe laỡ õọỹ linh õọỹng õióỷn tổớ (m2/V.s) -~e~laỡ giaù tri tuyóỷt õọỳi cuớa õióỷn tờch mọỹt õióỷ tổớ (1,6.10-19C) - n laỡ sọỳ õióỷn tổớ tổỷ do (e dỏựn) trong mọỹt õồn vở thóứ tờch. Vỏỷy õọỹ dỏựn õióỷn tyớ lóỷ thuỏỷn vồùi sọỳ õióỷn tổớ tổỷ do vaỡ õọỹ linh õọỹng õióỷn tổớ. 9.1.4.Âióỷn trồớ cuớa kim loaỷi : 1.Khaùi nióỷm : Âa sọỳ caùc kim loaỷi õóửu õỏựn õióỷn rỏỳt tọỳt. Sồớ dộ caùc kim loaỷi coù õọỹ dỏựn õióỷn cao laỡ vỗ chuùng coù mọỹt sọỳ lồùn õióỷn tổớ tổỷ do õaợ õổồỹc kờch thờch lón caùc traỷng thaùi trọỳng nàũm trón mổùc Fecmi, do vỏỷy n trong bióứu thổùc (9.5) coù giaù trở lồùn. Âóứ xem xeùt màỷt õióỷn trồớ cuớa kim loaỷi ta õổa ra khaùi nióỷm õióỷn trồớ suỏỳt laỡ nghởch õaớo cuớa õọỹ dỏựn õióỷn. Caùc khuyóỳt tỏỷt maỷng tinh thóứ laỡ nhổợng tỏm taùn xaỷ õọỳi vồùi õióỷn tổớ dỏựn trong kim loaỷi. Do vỏỷy sọỳ khuyóỳt tỏỷt tàng lón seợ nỏng cao õióỷn trồớ suỏỳt do õoù laỡm giaớm õọỹ dỏựn õióỷn. Sọỳ lổồỹng khuyóỳt tỏỷt naỡy phuỷ thuọỹc vaỡo nhióỷt õọỹ, thaỡnh phỏửn hoùa hoỹc vaỡ tọỳ õọỹ kóỳt tinh cuớa kim loaỷi. Âióỷn trồớ suỏỳt toaỡn phỏửn cuớa kim loaỷi nhổ sau : Utoaỡn phỏn = Ut + Ui + Ud (9.6) Trong õoù : -Ut laỡ õióỷn trồớ suỏỳt rióng cuớa nhióỷt -Ui laỡ õióỷn trồớ suỏỳt rióng cuớa taỷp chỏỳt -Ud laỡ õióỷn trồớ suỏỳt rióng cuớa bióỳn daỷng õaỡn họửi. Phổồng trỗnh (9.6) coỡn õổồỹc goỹi laỡ quy tàừc Mathiessen. 2.Caùc yóỳu tọỳ aớnh hổồớng : a-AÍnh hồớng cuớa nhióỷt õọỹ : Tổỡ khoaớng 200oC trồớ lón õióỷn trồớ suỏỳt cuớa caùc kim loaỷi nguyón chỏỳt õóửu tàng tuyóỳn tờnh theo nhióỷt õọỹ. Mọỳi quan hóỷ õoù õổồỹc bióứu dióựn nhổ sau : Ut = U0 + aT (9.7) Trong õoù U0 vaỡ a laỡ caùc hàũng sọỳ phuỷ thuọỹc vaỡo tổỡng kim loaỷi. Khi nhióỷt õọỹ tàng thỗ õióỷn trồớ suỏỳt tàng theo laỡ do caùc dao õọỹng nhióỷt vaỡ caùc khuyóỳt tỏỷt khaùc trong maỷng tàng lón, chuùng laỡ caùc tỏm taùn xaỷ õióỷn tổớ, do vỏỷy laỡm giaớm õọỹ dỏựn õióỷn. b-AÍnh hổồớng cuớa taỷp chỏỳt : Khi pha thóm mọỹt taỷp chỏỳt õồn taỷo thaỡnh dung dởch ràừn ta coù mọỳi quan hóỷ giổợa õióỷn trồớ suỏỳt taỷp chỏỳt lión quan õóỳn nọửng õọỹ (theo %) taỷp chỏỳt nhổ sau : Ui = ACi (1-Ci) (9.8) Vồùi A laỡ hàũng sọỳ khọng phuỷ thuọỹc vaỡo thaỡnh phỏửn nhổng phuỷ thuọỹc vaỡo caớ taỷp chỏỳt vaỡ kim loaỷi nóửn. 140 Noùi chung khi coù thóm taỷp chỏỳt thỗ õióỷn trồớ suỏỳt cuớa kim loaỷi tàng lón. Lổồỹng taỷp chỏỳt caỡng nhióửu thỗ sổỷ tàng lón cuớa õióỷn trồớ suỏỳt caỡng lồùn. Vồùi hồỹp kim coù hai pha thỗ õióỷn trồớ suỏỳt õổồỹc tờnh gỏửn õuùng nhổ sau : Ui = UD VD + UEVE (9.9) Trong õoù VD , VE vaỡ UD,, UE laỡ phỏửn tràm thóứ tờch vaỡ õióỷn trồớ suỏỳt rión phỏửn cuớa caùc pha tổồng ổùng. c-AÍnh hổồớng cuớa bióỳn daỷng õaỡn họửi : Khi bióỳn daỷng õaỡn họửi laỡm tàng õióỷn trồớ suỏỳt laỡ do laỡm tàng sọỳ lổồỹng caùc taùn xaỷ õióỷn tổớ trong kim loaỷi. Lổồỹng bióỳn daỷng caỡng lồùn, õióỷn trồớ suỏỳt caỡng tàng cao. 9.2.TấNH CHÁÚT Tặè CUÍA VÁÛT LIÃÛU : 9.2.1.Caùc khaùi nióỷm cồ baớn : 1-Lổồợng cổỷc tổỡ : Lổỷc tổỡ laỡ do caùc haỷt mang õióỷn tờch chuyóứn õọỹng gỏy ra. Âóứ chố hổồùng cuớa lổỷc tổỡ taỷi caùc vở trờ xung quanh nguọửn cuớa tổỡ trổồỡng ta veợ caùc õổồỡng sổùc tổỡ. Âổồỡng sổùc tổỡ cho ta hỗnh aớnh cuỷ thóứ vóử sổỷ phỏn bọỳ cuớa tổỡ trổồỡng (5.37Ló). Lổồợng cổỷc tổỡ tọửn taỷi trong caùc vỏỷt lióỷu tổỡ. Lổồợng cổỷc tổỡ coù thóứ xem laỡ mọỹt thanh nam chỏm nhoớ gọửm hai õỏửu cổỷc Bàừc (N) vaỡ cổỷc Nam (S). Âóứ õồn giaớn ta bióứu dióựn lổồợng cổỷc tổỡ bàũng mọỹt muợi tón n. Lổồợng cổỷc tổỡ chởu taùc õọỹng cuớa tổỡ trổồỡng, lổỷc cuớa tổỡ trổồỡng laỡm xoay caùc lổồợng cổỷc tổỡ hổồùng theo trổồỡng. 2-Caùc veùc tồ tổỡ trổồỡng : Tổỡ trổồỡng ngoaỡi thổồỡng õổồỹc bióứu dióựn bàũng H (Henri) vaỡ goỹi laỡ cổồỡng õọỹ tổỡ trổồỡng. Trong mọỹt ọỳng dỏy hỗnh truỷ coù N voỡng dỏy vồùi chióửu daỡi l khi coù doỡng õióỷn cổồỡng õọỹ I õổồỹc tờnh nhổ sau : H = NI A-voỡng/meùt hay A/m (9.10) l Caớm ổùng tổỡ hay mỏỷt õọỹ tổỡ thọng B ( õồn vở õo laỡ Tesla - Weber trón meùt vuọng Wb/m aùc õởnh theo sồ ổỡ trổồỡn ỷt õọỹ tổỡ thọng nhổ sau : 2 ) bióứu thở tổỡ trổồỡng bón trong chỏỳt chởu taùc duỷng cuớa trổồỡng H. B vaỡ H õóửu laỡ nhổợng vec tồ õàỷc trổng cho õọỹ lồùn vaỡ chióửu trong khọng gian tổỡ trổồỡng. B õổồỹc x õọử (5.38Ló). Quan hóỷ giổợa cổồỡng õọỹ t g vaỡ mỏ B uv = HP uuv (9.11) P - laỡ õọỹ tổỡ thỏứm, õồn vở õo Wb/A.m hay H/m Trong chỏn khọng ta coù : oB uuv = oP H uur (9.12) Trong ù : - oõo P laỡ õọỹ tổỡ thỏứm trong chỏn khọng - 4S .10-7 (1,257.10-7)H/m ỏỳt tổỡ cuớa vỏỷt ràừn coù thóứ sổớ duỷng nhióửu thọng sọỳ nhổ : õọỹ tổỡ thỏứm tổồng õọỳi, veùc tồ tổ ồỡng H bióứu ỹ tổỡ th tr vỏỷt lió ỡ thỏứm trong chỏn khọng (kyù hióỷu - Bo laỡ mỏỷt õọỹ tổỡ thọng trong chỏn khọng. Âóứ mọ taớ tờnh ch ỡ hoaù ... Âọỹ tổỡ thỏứm tổồng õọỳi : laỡ sọỳ õo mổùc õọỹ tổỡ hoaù cuớa vỏỷt lióỷu khi coù tổỡ trổ dióựn bàũng tyớ sọỳ giổợa õọ ỏứm ong ỷu vaỡ õọỹ tổ WP ) WP = o P (9.13) P Veùc tồ tổỡ hoaù (tổỡ õọỹ) M uur : c aùc õởnhuớa vỏỷt ràừn õổồỹc x theo cọng thổùc : B ur = oP H uur M uur (9.14) + oP 141 Âọỹ lồùn cuớa M uur tyớ lóỷ theo trổ ỡo laỡ : ồỡng õàỷt va M uur = mF H uur (9.15) Trong oùõ mF goỹ laỡ õọ ỡ h sọỳ tổỡ hi ỹ tổ oùa (hóỷ oaù) vaỡ coù mọỳi quan hóỷ vồùi õọỹ tổỡ thỏứm tổồng õọỳi : mF = - 1 (9.16)WP 9.2.2.Nghởch tổỡ vaỡ thuỏỷn tổỡ : 1-Nghởch tổỡ : Laỡ mọỹt daỷng rỏỳt yóỳu cuớa tổỡ tờnh, khọng vộnh cổớu vaỡ chố tọửn taỷi khi coù mọỹt trổồỡng ngoaỡi taùc duỷng. Trổồỡng caớm ổùng sinh ra do coù sổỷ thay õọứi chuyóứn õọỹng quyợ õaỷoỷ cuớa õióỷn tổớ bồới trổồỡng ngoaỡi. Mọ men tổỡ caớm ổùng coù trở sọỳ rỏỳt nhoớ vaỡ hổồùng ngổồỹc chióửu vồùi tổỡ trổồỡng ngoaỡi. Do õoù õọỹ tổỡ thỏứm tổồng õọỳi WP nhoớ hồn mọỹt (khọng nhióửu làừm) vaỡ õọỹ tổỡ hoaù laỡ ỏm, nghộa laỡ cổồỡng õọỹ cuớa trổồỡng B ồớ trong vỏỷt ràừn nghởc tổỡ seợ nhoớ hồn ồớ trong chỏn khọng. Âọỹ tổỡ hoaù thóứ tờch mF cuớa vỏỷt ràừn nghởch tổỡ vaỡo khoaớng -10-5. Khi õàỷt vaỡo giổợa hai cổỷc cuớa mọỹt nam chỏm õióỷn maỷnh, caùc vỏỷt lióỷu nghởch tổỡ seợ bở huùt vóử phờa nhổợng khu vổỷc tổỡ trổồỡng yóỳu (5.40a Ló). Tờnh nghởch tổỡ coù ồớ tỏỳt caớ caùc vỏỷt lióỷu, nhổng do noù rỏỳt yóỳu nón chố coù thóứ quan saùt õổồỹc khi khọng coù caùc daỷng tổỡ tờnh khaùc nón ờt coù yù nghộa trong thổỷc tóỳ. 2-Thuỏỷn tổỡ : Trong nhióửu vỏỷt lióỷu, mọựi nguyón tổớ coù mọỹt mọ men lổồợng cổỷc vộnh cổớu do kóỳt quaớ trióỷt tióu lỏựn nhau khọng hoaỡn toaỡn cuớa caùc mọ men tổỡ spin vaỡ caùc mọ men tổỡ quyợ õaỷo. Khi khọng coù tổỡ trổồỡng ngoaỡi caùc mọ men tổỡ nguyón tổớ naỡy õởnh hổồùng họựn loaỷn, do vỏỷy vỏỷt lióỷu seợ khọng coù veùc tồ tổỡ hoaù vyợ mọ rióng. Khi coù tổỡ trổồỡng ngoaỡi caùc lổồợng cổỷc nguyón tổớ naỡy quay tổỷ do vaỡ tờnh thuỏỷn tổỡ õổồỹc thóứ hióỷn khi sổỷ quay naỡy taỷo ra mọỹt õởnh hổồùng ổu tión naỡo õoù (5.40b Ló). Kóỳt quaớ laỡ laỡm tàng tổỡ trổồỡng ngoaỡi, gỏy ra õọỹ tổỡ thỏứm tổồng õọỳi WP lồùn hồn mọỹt vaỡ do vỏỷy õọỹ tổỡ hoaù tổồng õọỳi nhoớ nhổng dổồng. hỏỳt nghởch tổỡ vaỡ thuỏỷn tổỡ õó Caùc c ửu õổồỹc coi laỡ vỏỷt lióỷu khọng tổỡ tờnh, bồới vỗ chuùng ỡ trổồỡng vaỡ veùc tồ tổỡ chố bở tổỡ hoaù khi coù mọỹt tổỡ trổồỡng ngoaỡi. 9.2.3.Sàừt tổỡ : Mọỹt sọỳ kim loaỷi coù mọ men tổỡ vộnh cổớu ngay caớ khi khọng coù tổỡ trổồỡng ngoaỡi vaỡ coù mọỹt tổỡ õọỹ rỏỳt lồùn, hióỷn tổồỹng naỡy goỹi laỡ sàừt tổỡ . Hióỷn tổồỹng sàừt tổỡ gàỷp trong caùc kim loaỷi chuyóứn tióỳp : sàừt, cọ ban, ni ken vaỡ mọỹt sọỳ thuọỹc nhoùm õỏỳt hióỳm nhổ gadoli (Gd). Hóỷ sọỳ tổỡ a 6hoaù cuớa vỏỷt lióỷu sàt tổỡ coù thóứ õ ỷt 10 , laỡm cho H << M (cổồỡng õọỹ tổ oaù) vaỡ bh ióứu thổùc (9.14) coù thóứ vióỳt : B = oP M (9.17) Mo men tổỡ vộnh cổớu trong caùc vỏỷt lióỷu sàừt tổỡ do spin õióỷn tổớ sinh ra, õoù laỡ caùc spin õióỷn tổớ khọng trióỷt tióu lỏựn nhau. Sổỷ õoùng goùp cuớa mọ men tổỡ quyợ õaỷo nhoớ hồn so vồùi mọ men spin. Màỷt khaùc trong vỏỷt lióỷu sàừt tổỡ , tổồng taùc gheùp laỡm cho caùc mọ men tổỡ spin cuớa caùc nguyón tổớ lỏn cỏỷn õởnh hổồùng song song vồùi nhau ngay caớ khi khọng coù tổỡ trổồỡng lióỷu sàừt tổỡ bióứu thở tổỡ õọỹ õổồỹc taỷo ra àừn õaợ õổồỹc õởnh hổồùng theo tổỡ trổồỡng ngoaỡi. Khi õoù mỏỷt õọỹ tổỡ thọng õaỷt baợo hoaỡ Bo (õồn vở õo magneton Bohr) ngoaỡi. Sổỷ õinh hổồùng spin song song vồùi nhau giồùi haỷn trong caùc mióửn thóứ tờch tổồng õọỳi lồùn õổồỹc goỹi laỡ mióửn tổỡ hoaù tổỷ nhión. Tổỡ õọỹ cổỷc õaỷi (tổỡ õọỹ baợo hoaỡ) Ms cuớa mọỹt vỏỷt khi tỏỳt caùc lổồợng cổỷc tổỡ trong vỏỷt r 142 9.3.THẼP KYẻ THUÁÛT ÂIÃÛN : oớng vaỡ coù nhióửu tón goỹi khaùc nhau nhổ Fe, tọn silic. Nhổng phọứ 9.3.1.Khaùi nióỷm : Theùp kyợ thuỏỷt õióỷn (laỡ loaỷi vỏỷt lióỷu tổỡ móửm, coù õổồỡng cong tổỡ tróự gỏửy) õổồỹc sổớ duỷng rỏỳt rọỹng raợi trong caùc õọỹng cồ õióỷn, maùy phaùt õióỷn, bióỳn thóỳ thọng duỷng. Chuùng õổồỹc cung cỏỳp dổồùi daỷng laù m bióỳn hồn caớ laỡ tọn silic. Vỏỷt lióỷu tổỡ móửm laỡ loaỷi coù õọỹ tổỡ thỏứm P cao, lổỷc khổớ tổỡ Hc nhoớ vaỡ tọứn thỏỳt nhoớ khi tổỡ hoaù laỷi. Vỏỷt lióỷu thọng duỷng nhỏỳt laỡ sàừt vồùi õọỹ saỷch cao. Nhổng sàừt saỷch chố laỡm vióỷc trong õióửu kióỷn doỡng tổỡ khọng õọứi (doỡng mọỹt chióửu). Do õoù trong thổỷc tóỳ sổớ duỷng theùp kyợ xoay chióửu vồùi tỏửn sọỳ 50 - 60Hz. maỷnh tọứn thỏỳt do doỡng õióỷn xoaùy, nỏng cao õọỹ tổỡ thỏứm vaỡ u lổỷc khổớ tổỡ. .3.3.Tọ ỷt õióỷn coù texture ổồùng õóứ giaớm tọỳi õa tọứn thỏỳt nỏng cao hióỷu quaớ kinh tóỳ. - 1200oC. Sau khi càừt , dỏỷp vaỡ uọỳn taỷo hỗnh phaới hổồng dóự tổỡ hoùa nhỏỳt cuớa sàừt cuợng nhổ dung dởch ràừn sàừt thỏỳt õióỷn tổỡ nhoớ. ởnh kyù hióỷu cho theùp kyợ ghión cổùu tióu chuỏứn cuớa Nga, Myợ vaỡ Nhỏỷt. eùp kyợ thuỏỷt õióỷn cuớa Nga õổồỹc quy õởnh theo tióu chuỏứn ǫOCT 21427-75 gọửm phỏứm vồùi yù nghộa : hai chố thaỡnh phỏửn cuớa silic, choỹn trong saùu sọỳ : 0, 1, 2, 3, 4 vaỡ 5 vồùi yù thuỏỷt õióỷn sổớ duỷng trong doỡng 9.3.2.Thaỡnh phỏửn hoaù hoỹc : Theùp kyợ thuỏỷt õióỷn chổùa rỏỳt ờt caùc bon (0,005 - 0,5%) vaỡ chổùa nhióửu silic (0,8 - 4,8%) do õoù coù thóứ xem laỡ hồỹp kim sàừt - silic. Silic chố taỷo vồùi sàừt dung dởch ràừn laỡm tàng maỷnh õióỷn trồớ nón laỡm giaớm giaớm khọng nhióử 9 ứ chổùc : Gọửm coù caùc haỷt silic to õóứ caới thióỷn tọỳi õa õọỹ tổỡ thỏứm. Tuy nhión do quaù nhióửu silic laỷi laỡm tàng maỷnh tờnh doỡn. Ngaỡy nay sổớ duỷng phọứ bióỳn loaỷi theùp kyợ thuỏ hay haỷt coù õởnh h 9.3.4.Chóỳ taỷo : Theùp kyợ thuỏỷt õióỷn õổồỹc caùn thaỡnh laù moớng < 0,5 mm õóứ laỡm giaớm tọứn thỏỳt tổỡ. Sau khi caùn xong õổồỹc uớ kóỳt tinh laỷi õóứ laỡm haỷt to vaỡ chaùy bồùt caùc bon. Thổồỡng õổồỹc uớ trong mọi trổnổỡg hydrọ hay chỏn khọng ồớ 1100 uớ ồớ 750 - 900oC õóứ tàng caùc tờnh chỏỳt tổỡ. Âóứ tàng hồn nổợa caùc õàỷc tờnh tổỡ móửm theùp kyợ thuỏỷt õióỷn õổồỹc caùn nguọỹi vồùi lổồỹng eùp lồùn (| 90%) õóứ caùc màỷt vaỡ phổồng trong maỷng tinh thóứ cuớa haỷt pherit õởnh hổồùng laỷi song song vồùi nhau vaỡ vỏỷt lióỷu trồớ nón dở hổồùng. Khi õoù caùc màỷt (110) cuớa caùc haỷt trồớ nón song song vồùi phổồng caùn, coỡn phổồng [100] (caỷnh cuớa khọỳi cồ sồớ) song song vồùi phổồng caùn taỷo nón texture caỷnh. Âỏy laỡ p - silic nón coù tọứn 9.3.5.Kyù hióỷu : Tióu chuỏứn vỏỷt lióỷu kim loaỷi cuớa Vióỷt Nam chổa quy õ thuỏỷt õióỷn. Do õoù ta n 1-Tióu chuỏứn Nga : a-Th bọỳn chổợ sọỳ : -Sọỳ thổù nhỏỳt õổồỹc choỹn trong ba sọỳ 1, 3, 3 õóứ chố loaỷi saớn *1-Theùp laù moớng caùn noùng coù tờnh õàúng hổồùng *2-Theùp laù moớng caùn nguọỹi coù tờnh õàúng hổồùng *3-Theùp laù moớng caùn nguọỹi coù tờnh dở hổồùng (texture) -Sọỳ thổù nghộa nhổ sau : 143 *0-Chố lổồỹng silic < 0,40% *1-Chố lổồỹng silic tổỡ 0,40-0,80^ *2-Chố lổồỹng silic tổỡ 0,80-1,80% *3-Chố lổồỹng silic tổỡ 1,80-2,80% *4-Chố lổồng silic tổỡ 2,80-3,80% *5-Chố lổồỹng silic tổỡ 3,80-4,80% -Sọỳ thổù ba chố caùc õàỷc tờnh õởnh mổùc chuớ yóỳu, cuỷ thóứ nhổ sau : *0-Chố tọứn thỏỳt rióng khi caớm ổùng tổỡ 1,7T (tesla) vaỡ tỏửn sọỳ 50Hz *1-Chố tọứn thỏỳt rióng khờ caớm ổùng tổỡ 1,5T vaỡ tỏửn sọỳ 50Hz *2-Chố tọứn thỏỳt rióng khi caớm ổùng tổỡ 1,0T vaỡ tỏửn sọỳ 400Hz trong tổỡ trổồỡng trung bỗnh. . , 2412 3411, 3412, 3413, 3415, 3416 ióu chuỏứn heo õồn vở 0,01 mm õaợ nhỏn 100 hổồỡng) ỡ (W/kg) vaỡ 1,7T cho loaỷi G,P. *CS-2 ỡ loaỷi coù maỡng phuớ caùch õióỷn laỡ chỏỳt hổợu cồ ISC25 *6-Chố tọứn thỏỳt rióng khi caớm ổùng tổỡ trong tổỡ trổồỡng yóỳu *7-Chố tọứn thỏỳt rióng khi caớm ổùng tổỡ -Sọỳ thổù tổ laỡ sọỳ chố thổù tổỷ cuớa tổỡng loaỷi theùp b-Caùc maùc theùp õổồỹc quy chuỏứn gọửm coù : -Nhoùm theùp laù moớng caùn noùng õàúng hổồùng : 1211, 1212, 1213 1311, 1312, 1313 1411, 1412, 1413 1511, 1512, 1513 -Nhoùm theùp laù moớng caùn nguọỹi õàúng hổồùng : 2011, 2012, 2013 2111, 2112 2211, 2212 2311, 2312 2411 -Nhoùm theùp laù moớng caùn nguọỹi coù tờnh dở hổồùng : 3404, 3405, 3406 2-Tióu chuỏứn Nhỏỷt : a-Kyù hióỷu theùp kyợ thuỏỷt õióỷn cuớa Nhỏỷt õổồỹc quy õởnh trong hai t JISCC2552 - 86 vaỡ JISC2553 - 86, sổớ duỷng tỏỷp hồỹp chổợ vaỡ sọỳ theo quy luỏỷt sau : -Hai sọỳ õỏửu chố chióửu daỡy cuớa laù moớng t -Chổợ laỡ bióứu thở loaỷi theùp vồùi yù nghộa : *A-Loaỷi õàúng hổồùng (khọng coù texture) *G-Loaỷi dở hổồùng thổồỡng (haỷt õởnh hổồùng, textur ồớ mổùc bỗnh t *P-Loaỷi dở hổồùng cỏo (haỷt õởnh hổồùng, coù texture ồớ mổùc cao) -Ba (hay bọỳn) sọỳ cuọỳi cuỡng chố giaù trở õaợ nhỏn vồùi 100 cuớa tọứn thỏỳt õióỷn tổ ồớ tỏửn sọỳ 50Hz vaỡ mỏỷt õọỹ tổỡ thọng cổỷc õaỷi laỡ 1,5T cho loaỹi A -Nóỳu sau kyù hióỷu coù thóm õuọi, yù nghiaợ nhổ sau : *CS-1 : laỡ loaỷi coù maỡng phuớ caùch õióỷn laỡ chỏỳt vọ cồ : la b-Caùc maùc theùp : -J 52 -86 : Quy õởnh cho loaỷi õàúng hổồùng gọửm coù : *35A230, 35A250, 35A270, 35A300, 35A360, 35A440 144 *50A270, 50A290, 50A310, 50A350,50A400, 50A470, 50A600, 50A700, 50A800, 50A900, 50A1000, 50A1300. *65A800, 65A1000, 65A1300, 65A1600. Nóỳu sau kyù hióỷu coù thóm õuọi, yù nghiaợ nhổ sau : *CS-1 : laỡ loaỷi coù maỡng phuớ caùch õióỷn laỡ chỏỳt vọ cồ *CS-2 : laỡ loaỷi coù maỡng phuớ caùch õióỷn laỡ chỏỳt hổợu cồ -JISC2553 - 86 : Quy õởnh cho loaỷi dở hổồùng gọửm coù : *27P100, 27P110, 27G120, 27G130, 27G140. *30P110, 30P120, 30G130, 30G140, 30G150 *35P125, 35P135, 35G145, 35G155, 35G165. Nóỳu sau kyù hióỷu coù thóm õuọi CS-1 laỡ loaỷi coù maỡng phuớ caùch õióỷn laỡ chỏỳt vọ cồ 3-Tióu chuỏứn Myợ : Theùp kyợ thuỏỷt õióỷn cuớa Myợ coù nhióửu tióu chuỏứn kyù hióỷu, ồớ õỏy ta nghión cổùu tióu chuỏứn phọứ bióỳn nhỏỳt ASTM (Americaan Society for Testing and Materiels). Tióu chuỏứn ASTM A664-87 kyù hióỷu theùp laù moớng kyợ thuỏỷt õióỷn bàũng tỏỷp hồỹp sọỳ vaỡ chổợ xx*xxx trong õoù * laỡ caùc chổợ C, D, F, S, G, H, P chố õàỷc tờnh cuớa loaỷi vỏỷt lióỷu naỡy vồùi yù nghộa nhổ sau : -C : theùp õổồỹc gia cọng hoaỡn thióỷn vồùi giaù trở tọứn thỏỳt õióỷn tổỡ cuớa loợi õổồỹc xaùc õởnh ồớ 1,5T vaỡ 60Hz ồớ mỏựu gheùp gọửm mọỹt nổớa sọỳ maớnh õổồỹc càừt doỹc theo phổồng caùn, mọỹt nổớa sọỳ maớnh õổồỹc càừt ngang phổồng caùn (mỏựu Epstein 50/50) ồớ daỷng càừt. -D : tổồng tổỷ nhổ C, chố khaùc laỡ theùp õổồỹc gia cọng baùn hoaỡn thióỷn vaỡ ồớ daỷng uớ õóứ caới thióỷn chỏỳt lổồỹng taỷi 790oC vồùi thồỡi gian giổợ nhióỷt 1 giồỡ. -F : theùp õàúng hổồùng, gia cọng hoaỡn thióỷn vồùi giaù trở tọứn thỏỳt õióỷn tổỡ cuớa loợi õổồỹc xaùc õởnh ồớ 1,5T vaỡ 60Hz ồớ mỏựu Epstein 50/50 ồớ daỷng càừt. -S : nhổ F, chố khaùc laỡ theùp õổồỹc gia cọng baùn hoaỡn thióỷn vaỡ ồớ daỷng uớ õóứ caới thióỷn chỏỳt lổồỹng taỷi 845oC thồỡi gian giổợ nhióỷt 1giồỡ [vồùi hồỹp kim chổùa ờt hồn 1,3% (Si+Al) nhióỷt õọỹ uớ laỡ 790oC] -G : theùp haỷt õởnh hổồùng (textua), gia cọng hoaỡn thióỷn vồùi giaù trở tọứn thỏỳt õióỷn tổỡ cuớa loợi xaùc õởnh ồớ 1,5T vaỡ 60Hz ồớ mỏựu gheùp bàũng caùc maớnh õổồỹc càừt song song vồùi phổồng caùn, uớ khổớ ổùng suỏỳt thọng thổồỡng ồớ tổỡ 790 õóỳn 845oC, giổợ nhióỷt 1 giồỡ. -H : nhổ G, nhổng ồớ 1,7T. -P : nhổ G nhổng ồớ 1,7T vaỡ õọỹ tổỡ thỏứm cổỷc õaỷi tổồng õọỳi ồớ 10 ồcstet +Hai sọỳ õỏửu chố chióửu daỡy tờnh theo 0,01mm. +Ba hay bọỳn sọỳ sau cuỡng cuớa kyù hióỷu chố tọứn thỏỳt õióỷn tổỡ cổỷc õaỷi cho pheùp cuớa loợi (theo caùc õióửu kióỷn quy õởnh nhổ caùc chổợ õaợ nóu) tờnh theo õồỹn vở oat (W) cho mọỹt pound (W/lb) nóỳu bióỳu thở theo õồn vở W/kg thỗ cuọỳi kyù hióỷu coù chổợ M vaỡ õaợ nhỏn vồùi 100. Vờ duỷ : -36F130 : theùp daỡy 0,36mm, tọứn thỏỳt õióỷn tổỡ 1,30W/lb ồớ õióửu kióỷn 1,5T 60Hz ồớ mỏựu Epstein 50/50 daỷng càừt. -36F397M : theùp daỡy 0,36mm, tọứn thỏỳt õióỷn tổỡ 3,97W/kg ồớ õióửu kióỷn 1,5T 60Hz, ồớ mỏựu Epstein 50/50, ồớ daỷng càừt. 145