Чем изолировать от протекания тока при высоких температурах?

[bigM]

присадки ищете для снижения температуры плавления и чтобы магнитные свойства не менялись?

[chemigor]

Пока из-за температуры, так как Mn-Bi кастится при переходе с 450С вниз на 250С, а я хочу с 300С до 250С. Мой теплоизолятор (алюминиевый аэрогель) даже 450С-20С градиент не выдерживает, и я это хочу присадками побороть. Если магнитное поле плывет от температуры, то это решаемо, хотя конечно 5мТ/градус - это очень по-зверски. Пока у меня есть только положительный опыт с градиентами 0.2мТ/градус. Зато магниты с градиентом 5мТ/градус ни один конкурент даже в страшном сне не решится в ЯМРе использовать

[bigM]

а другой изолятор попробовать нет желания? есть материал, из которого столики для пайки делают, "буран" называется, вроде как 1600 выдерживает. а из присадок вам только галлий остается

[chemigor]

Да, вы правы, других изоляторов много, но мне же нужна маленькая теплопроводность, с устойчивостью к большим температурным градиентам. Так как этот вопрос у меня возник относительно недавно (август прошлого года), быстро все перепробовать еще не получилось.

Даже реально не сильно-то у меня большая температура, 900С (если AlNiCo), то есть подойти может почти все, но вот градиент - это да.

В идеале - с одной стороны изолятора 900С, с другой -30С, а толщина стенки 1мм

ИМХО, и аэрогель должен в моем случае работать, но, видимо я еще не научился его готовить - в смысле именно так, чтобы он не трескался при градиентах примерно 500 градусов на мм. На градиенте 100-120градусов на мм все у меня работает, и даже AlNiCo смог сварить (900С->700С за час), только он толком не намагнитился, так как катушки смогли развить только 0.15Т внутри магнита с где-то 0.25-0.3Т на фокусе хальбаховой структуры. Это мало... Тут проще вообще на Хальбаха забить и сделать обычную структуру на 1Т или даже чуть больше.

На висмут и его магниты у меня большие надежды, так как вроде 1Т можно сделать, а с Хальбахом получить две теслы в моих-то габаритах.

С галлием еще пока не пробовал, спасибо за идею, надо подумать.

[bigM]

вы все же к этому "бурану" присмотритесь (кто делает не знаю) но температуропроводность у него низкая сам видел на бумаге лежал, когда бензиновой горелкой латунь плавили на нём. а обмотка на катушке медь?

[chemigor]

вы все же к этому "бурану" присмотритесь (кто делает не знаю) но температуропроводность у него низкая сам видел на бумаге лежал, когда бензиновой горелкой латунь плавили на нём.

классно, а хоть какую-то ссылку где это найти, дайте, пожалуйста?

а обмотка на катушке медь?

ага, медь, 4 штуки их, этих катушек, смотрите фотку. Как раз сегодня очередную делал, так как на днях старая розочкой развалилась. То, что на фото - это сами катушки, на которые я буду завтра аэрогель наносить. Слева - торец, на него надобно 1мм слой нанести, справа - внутри углубления вживить тигель из аэрогеля. Там внутри справа тоже 2 катушки, если присмотреться, то видно. Потом это все соединяется, предварительно в тигель помещается болванка с будующим магнитом, и все засовывается в толстенную трубу (10мм стенки, чтоб не разорвало) и подается питание на катушки, так, что в них примерно 300А постоянно идет и в нужные моменты сваливается 2КА импульс. Понятно в этот момент все плавает в воде (может когда-то будет еще что-то похолоднее) и со всей дури омывается, чтобы содрать излишнее тепло.

Если катушки правильно включать-выключать, то индукционно внутренность нагревается.

Вот такая у меня не хитрая конструкция (патент-пендинг)

ЗЫ: похоже в этой теме это голимый оффтоп. Если модераторы поддержат, может они это любезно в отдельную тему поместят, или даже склеят туда, где про мой ЯМР год назад баталии были?

[bigM]

https://www.sapphire.ru/vcd-430-1-7711/goodsinfo.html

[chemigor]

ага, спасибо, только вы ж габариты видели, а представляете сколько сверлить и шлифовать надо? А неровная пластинка с выступами толщиной 1мм... То есть на будущее - да, надо пробовать, а сейчас как раз по вашему совету с аэрогелем и бодаюсь. Сегодня ксерогель криво сел, сдирать придется, завтра снова попробую и только через неделю мытья оного можно сверхкритическим СО2 его делать... С другой стороны шлифовать керамику еще более не тривиально, а гончарное производство я так и не освоил, хоть и каолин есть...

Гесс, а перенесите, пожалуйста, то все сюда, как вы предложили, если можно, а то как-то там точно не в тему и я там сильно заоффтопился.

[bigM]

ну там не совсем керамика в привычном понимании, там ячеистая масса, которая легко проминается. похоже она как аэрогель делается. к сожалению производителя не знаю.
по поводу разрушения изолятора в процессе эксплуатации происходит не из-за температуры, а из-за расширения меди
ps а что если вам совсем от твердого изолятора отказаться? использовать деионизированную воду. под высоким давлением во внешнем "стакане" она и охлаждать будет, и препятствовать смещению катушек.

[chemigor]

по поводу разрушения изолятора в процессе эксплуатации происходит не из-за температуры, а из-за расширения меди

про расширение - это вы верно подметили, только, ИМХО, расширение самого магнитного материала. Я стараюсь медь при низкой температуре держать, сильно ее проточной водой омывая, а вот сам магнит должен кристаллизоваться из расплава, вот его-то и распирает.

Вернее там не только расширение, силу Лоренца не надо со счетов сбрасывать. Я не зря про медную розочку говорил, если еще словлю, то сфотографирую, как трубу со стенками в несколько мм силой Лоренца рвет.

Вроде сами магниты так не буйствуют, и, криво-косо, аэрогель их держит. Возможно у него есть упругие свойства, только я на ощупь это не почувствовал, а измерять это было лениво.

> ps а что если вам совсем от твердого изолятора отказаться? использовать деионизированную воду. под высоким давлением во внешнем "стакане" она и охлаждать будет, и препятствовать смещению катушек.

э-не... так тоже не пойдет. Во-первых, изолятор он с расплавленным магнитом в контакте, то есть он должен держать форму. Во-вторых - температура. А так, да, именно воду я для охлаждения катушек использую. И даже обычную проточную. 300А которые бегут по катушкам и 12В максимума, которые у меня имеются, совершенно не приводят к электролизу, вернее если он и имеет место быть, то такой, что его не видно.

У меня когда-то конструкция была такой, что вода теоретически могла попасть на аэрогель, который как раз с одной стороны подпирал расплавленный магнит. Уже на втором эксперименте так бахнуло, что литра два воды в пар превратило. Хорошо, что стекло тяги не выбило.

[Sander1234]

по поводу разрушения изолятора в процессе эксплуатации происходит не из-за температуры, а из-за расширения меди

про расширение - это вы верно подметили, только, ИМХО, расширение самого магнитного материала. Я стараюсь медь при низкой температуре держать, сильно ее проточной водой омывая, а вот сам магнит должен кристаллизоваться из расплава, вот его-то и распирает.

Вернее там не только расширение, силу Лоренца не надо со счетов сбрасывать. Я не зря про медную розочку говорил, если еще словлю, то сфотографирую, как трубу со стенками в несколько мм силой Лоренца рвет.

Вроде сами магниты так не буйствуют, и, криво-косо, аэрогель их держит. Возможно у него есть упругие свойства, только я на ощупь это не почувствовал, а измерять это было лениво.

> ps а что если вам совсем от твердого изолятора отказаться? использовать деионизированную воду. под высоким давлением во внешнем "стакане" она и охлаждать будет, и препятствовать смещению катушек.

э-не... так тоже не пойдет. Во-первых, изолятор он с расплавленным магнитом в контакте, то есть он должен держать форму. Во-вторых - температура. А так, да, именно воду я для охлаждения катушек использую. И даже обычную проточную. 300А которые бегут по катушкам и 12В максимума, которые у меня имеются, совершенно не приводят к электролизу, вернее если он и имеет место быть, то такой, что его не видно.

У меня когда-то конструкция была такой, что вода теоретически могла попасть на аэрогель, который как раз с одной стороны подпирал расплавленный магнит. Уже на втором эксперименте так бахнуло, что литра два воды в пар превратило. Хорошо, что стекло тяги не выбило.

1. Есть резина силиконовая для пожарной изоляции проводов- выгорает с образованием керамики.
2. Обмазать керамикой и запечь в печурке.
3. Экранировать индуктор от расплава. Например, молибденовым экраном как это делается в вакуумных печах.

[bigM]

бабахнуло от того, что вода испарилась или от того, что витки закоротило? в качестве охлаждающей жидкости можно использовать трансформаторное масло для высоковольтных трансформаторов (есть сорта с температурой кипения около 400 град) главное чтоб циркуляционный насос был масляным. деионизированная вода, кстати, является электроизолятором и используется в электроэрозионных станках.
если честно, я совсем запутался. это устройство, где аэрогель используется, для сплавления магнита или сам магнит должен использоваться в жидком состоянии?
чистая медь при таком давлении слишком текучая, надо использовать бронзу

[chemigor]

бабахнуло от того, что вода испарилась или от того, что витки закоротило?

от испарения воды! У меня края витков без изоляции прямо в воде болтаются, но там разность потенциалов - миливольты, а ток по виткам 300А, посему ни электролиза нет, ни КЗ.

если честно, я совсем запутался. это устройство, где аэрогель используется, для сплавления магнита или сам магнит должен использоваться в жидком состоянии?

это для производства магнитов. А магниты - это как две половинки гравицапы, которая потом помещается в устройство как на картинке. Сами магниты представляют собой хальбахову структуру, пробно на алникеле я больше 2Т смог получить такой фокусировкой, только вся эта конструкция по изготовлению была на выброс.

[bigM]

теперь мне становится яснее. а аэрогель это типа тигель где порошок металлов сплавляется? а катушки - индукционный нагреватель? я всегда думал, что подобные магниты прессованием делаются из порошков, а не плавкой.

[chemigor]

Да, аэрогель - это тигель с крышечкой, а вот у катушек две функции, на первой стадии - это индукционный нагреватель, а как магнитная масса расплавилось и достигла необходимой температуры - это источник сильного магнитного поля в котором магнит как мне надо и кристаллизуется.

Вернее в мой аэрогельный тигель я кладу уже сплавленную болванку, а не порошок, ибо порошок часто правильнее сплавить в обычном керамическом тигле, чтоб там было хорошее перемешиванием и можно достичь высокую температуру, например, для AlNiCo надо смешивать исходные компоненты при 1500С, а магнитить при 900С->700C, да и объем порошка обычно раза в полтора больше, чем объем сплавленного материала.

Вы правы, большинство магнитов делаются прессованием, но некоторые делаются кристаллизацией из расплава. Так как мне дополнительно нужна проводимость магнита (чтобы экранировать от помех) то прессовка не подходит - все прессованные магниты не проводят ток и сами толком не экранируют от помех.

[Ясень]

Есть такая штука － керамическая бумага. Она на 90 % состоит из оксида алюминия. Термостойкость не помню, но какие тогда еще варианты？Вроде известная штука.
А вообще не ясно всех критериев. Особенно требования к жесткости при различных температурах, электропроводности керамики, ктр и т.д. Все это ж определяет живучесть конструкции

[bigM]

я хочу предложить несколько изменить технологию: сначала делать сплав, затем его измельчать а уж потом сплавлять в магнитном поле. преимущества следующие: например сплав MnBi, как Вы говорили, имеет температуру плавления около 400 град, следовательно при намагничивании Ваши катушки будут испытывать меньшие нагрузки, продолжительность воздействия сократится.

[chemigor]

Есть такая штука － керамическая бумага. Она на 90 % состоит из оксида алюминия. Термостойкость не помню, но какие тогда еще варианты？Вроде известная штука.

здорово, спасибо большое!!! Пошел искать кто быстро мне ее доставит.

А вообще не ясно всех критериев. Особенно требования к жесткости при различных температурах, электропроводности керамики, ктр и т.д. Все это ж определяет живучесть конструкции

чем выше градиент температуры, тем лучше. Жесткость - хз, если бы там бы очень большие напряжения из самого расплава магнита, то у меня давно бы все разорвало бы, но такое не наблюдается. То есть надо держать примерно 120гр расплава металла как если бы этот расплав находился в тигле. Единственно - дно тигля должно по форме повторять байду которая слева на картинке с катушками, и иметь минимальную толщину. Стенки и крышка могут быть достаточно толстыми 4-5мм. С внешней стороны тигель понятно подпирается теми штуками, что я показал на картинке.

Все остальное - полностью подбирается - я моделирую численно теплоперенос и магнитное распределение, то есть если я знаю, что дно могу сделать толщиной скажем 1мм, расплав будет 900С, то формы катушек будут такими-то, если так не получается и там только 400С и 2мм, то формы будут другими.

[chemigor]

я хочу предложить несколько изменить технологию: сначала делать сплав, затем его измельчать а уж потом сплавлять в магнитном поле. преимущества следующие: например сплав MnBi, как Вы говорили, имеет температуру плавления около 400 град, следовательно при намагничивании Ваши катушки будут испытывать меньшие нагрузки, продолжительность воздействия сократится.

это интересно, но не уверен, что поняли идею, и хотел бы с Вами обсудить!

Когда у меня имеется расплав MnBi при 400С (или AlNiCo при 900С) я помещаю его в мое очень кривое магнитное поле и жду около часа, пока температура упадет на 100-200С, то есть произойдет кристаллизация этого расплава в магнитном поле. И падение температуры получается примерно 1градус за 10секунд.

Если опускать температуру со скоростью около 1г в секунду, то уже получается плохой магнит. Точный оптимум зависит от материала и величины магнитного поля, то есть если у меня малое поле, то охлаждать надо медленнее. Если делать однородную конструкцию, то я могу достичь 7Т, но в той конструкции как на мной приведенной картинке получается только 0.3-0.4Т. Импульсно (с пол-секунды, не забываем про скин эффект) я могу потом домагнитить хоть до 8-10Т, но если оно лежит криво, это уже не помогает.

То есть если я размельчу, и потом буду плавить у меня так и так материал в расплаве будет? Понятно можно по-другому (как о статьях, что я писал выше) действительно размельчить и при низкой температуре магнитным полем все частицы направить, а потом добавить температуру, чтобы они склеились избытком висмута.

Я так не пробовал, так как в статьях люди еще прессом приформовывают, а это в моем случае ИМХО не реализуемо. Если делать как Вы сказали без подпрессовывания будет много пор и, даже если оно потом сплавится, то не факт, что будет механически устойчиво. У меня Хальбах, а он сильно напряженный. Если сделать Хальбахову структуру из маленьких кусочков магнитов, то если их не склеить, то они очень хорошо разлетаются.

Но идея у Вас классная, надо в этом направлении подумать. Правда пока нет понимания чем можно мельчить такие порошки до размера микрометров и менее, то есть у меня пока такого оборудования еще нет, но, надеюсь, то это поправимо.

[bigM]

1) керамическая или базальтовая бумага
2) моя гипотеза по этапам: а) вы делаете марганцево-висмутовый сплав в обычном тигле; б) отливку измельчаете в порошок, например, охлаждаете в жидком азоте/гелии (если есть турбодетандер); при такой температуре металл хрупкий, его разбиваете, перемалываете в шаровой мельнице (шары лучше из алюминия, он при низких температурах не хрупкий); в) прессуете (сплавы висмута текучи) обычным прессом порошок в болванку необходимого размера (опционально); г) загружаете прессовку/порошок марганец -висмутового сплава в свой тигель, плавите (поскольку это порошок, то токи фуко будут действовать на каждую крупинку отдельно, а не распространяться от наружных участков отливки вовнутрь, время плавки сократиться и, следовательно, время жизни катушки увеличится); д) как порошок сплавится (в перссовке это произойдет быстрее) можете включить импульсное поле, для его концентрации можно использовать импедер.
вуаля!
если хотите можно еще один способ, правда более экзотичный, но создающий колоссальные магнитные поля.