Пермаллой представляет собой магнитный сплав никеля и железа с содержанием около 80% никеля и 20% железа. Изобретенный в 1914 году физиком Густавом Эльменом в Bell Telephone Laboratories , [1] он отличается очень высокой магнитной проницаемостью , что делает его полезным в качестве материала магнитных сердечников в электрическом и электронном оборудовании, а также в магнитном экранировании для блокировки магнитных полей . Коммерческие пермаллоевые сплавы обычно имеют относительную проницаемость около 100 000 по сравнению с несколькими тысячами для обычной стали. [2]
Помимо высокой проницаемости, его другими магнитными свойствами являются низкая коэрцитивность , близкая к нулю магнитострикция и значительное анизотропное магнитосопротивление . Низкая магнитострикция имеет решающее значение для промышленного применения, что позволяет использовать его в тонких пленках, где в противном случае переменные напряжения вызвали бы разрушительно большие изменения магнитных свойств. Электрическое сопротивление пермаллоя может варьироваться до 5% в зависимости от силы и направления приложенного магнитного поля . Пермаллои обычно имеют гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру с постоянной решетки примерно 0,355 нм при концентрации никеля около 80%. Недостатком пермаллоя является то, что он не очень пластичен или работоспособен, поэтому изделия, требующие сложной формы, такие как магнитные экраны, изготавливаются из других сплавов с высокой проницаемостью, таких как мю-металл . Пермаллой используется в пластинах трансформаторов и головках магнитной записи .
Пермаллой был первоначально разработан в начале 20 века для индуктивной компенсации телеграфных кабелей. [3] Когда в 1860-х годах были проложены первые трансатлантические подводные телеграфные кабели , было обнаружено, что длинные проводники вызывают искажения, которые снижают максимальную скорость передачи сигналов до 10–12 слов в минуту. [3] Правильные условия для передачи сигналов по кабелям без искажений были впервые математически разработаны в 1885 году Оливером Хевисайдом . [4] Карл Эмиль Краруп в 1902 году в Дании предложил , чтобы кабель можно было компенсировать, обмотав его железной проволокой, увеличив индуктивность и сделав линию нагруженной для уменьшения искажений. Однако железо не обладало достаточно высокой проницаемостью, чтобы компенсировать кабель трансатлантической длины. После длительных поисков пермаллой был открыт в 1914 году Густавом Эльменом из Bell Laboratories , который обнаружил, что его проницаемость выше, чем у кремнистой стали . [1] Позже, в 1923 году, он обнаружил, что его проницаемость можно значительно повысить за счет термической обработки . [5] Сообщается, что обмотка пермаллоевой лентой может увеличить скорость передачи сигналов по телеграфному кабелю в четыре раза. [3]
Этот метод компенсации кабеля пришел в упадок в 1930-х годах, но ко времени Второй мировой войны пермаллою было найдено множество других применений в электронной промышленности .
Доступны и другие составы пермаллоя, обозначаемые цифровым префиксом, обозначающим весовой процент никеля в сплаве , например, «пермаллой 45» означает сплав, содержащий 45% никеля и 55% железа по весу. «Молибденовый пермаллой» представляет собой сплав , состоящий из 81% никеля , 17% железа и 2% молибдена . Последний был изобретен в Bell Labs в 1940 году. В то время при использовании в медных телеграфных линиях дальней связи он позволял десятикратно увеличить максимальную рабочую скорость линии. [4] Супермаллой с содержанием 79% Ni, 16% Fe и 5% Mo также хорошо известен своими высокими характеристиками в качестве «мягкого» магнитного материала, характеризующегося высокой проницаемостью и низкой коэрцитивной силой .