Главная Промышленность Рис. 15.20. Ориентация вторичных фаз в сплавах Fe -Ni -А1: охлаждение при закалке без поля (й) и в магнитном поле (б) вливаются повторным намагничиванием. Структурная нестабильность при нагреве ограничивает применение магнитно-твердых материалов с неравновесной структурой. Свойства магнитно-твердого материала определяют на образцах-кольцах. Полученные значения В, и сОп, предельные, так как при иной форме магнита на незамкнутых концах возникает размагничивающее поле Яр и свойства будут занижены. Магнитно-твердые материалы для постоянных магнитов классифицируют по способу изготовления на литые, порошковые, деформируемые. Магнитно-твердые литые материалы. Ими являются сплавы Fe-Ni-Al на основе железа. Сплавы при 20 °С в своей структуре содержат ферромагнитную фазу Р, с большим содержанием железа, вкрапленную в слабоферромагнитную фазу Pj. При термической обработке высокотемпературная фаза Р испытывает превращение Р -» Pi + Pi, в результате чего удается получить однодо-менные кристаллы ферромагнитной фазы Pj пластинчатой формы {рис. 15.20, а), которая обеспечивает большие значения Я, в, и со. Закалка включает нагрев до температур 1200-1280 °С (в зависимости от состава) и охлаждение с определенной критической для каждого сплава скоростью, обеспечивающей наибольшую дисперсность выделений фазы Р,. При последующем отпуске (590-650 °С) происходит дораспад фаз и дополнительное улучшение магнитных свойств. Сплавы Fe-Ni-Al содержат 12-35% Ni, 6,5-16% Al. Применяют сплавы, дополнительно легированные Си, Со, Ti, Nb. Все они улучшают магнитные свойства, а медь снижает их разброс при неизбежных колебаниях состава. Маркируют эти сплавы так же, как и стали. Магнитные свойства некоторых промышленных сплавов приведены в табл. 15.10. Магнитные свойства можно значительно улучшить, если охлаждение при закалке проводить в сильном магнитном поле (Я > 120 кА/м). В таком случае пластинки в результате магнитострикционных напряжений растут вдоль поля и векторы намагничивания ориентируются в том же направлении. Материал после термической обработки приобретает магнитную анизотропию (см. рис. 15.20,6), что значительно увеличивает Я и «пщ. Наибольший эффект от такой термомагнитной обработки (80%) получен на сплавах с повышенным содержанием кобальта. Дальнейшее улучшение магнитных свойств в литых сплавах получают на столбчатых кристаллах, выращивая их при кристаллизации сплава с напра- ТАБЛИЦА 15.10. Магнитные свойства литых сплавов Fe-N1-А1 дли изготовления магнитов (ГОСТ 17809 -72)
ТАБЛИЦА 15.11. Магнитные свойства спеченных сплавов Fe -Ni-А1 для язготовлеяия магнитов (ГОСТ 13596- 68) 40 го Рис. 15.21. Кривые размагничивания литых сплавов Fe -Ni -А1: / - ЮНД4; 2 - ЮНДК35Т5Б; 3 - ЮНДК35Т5БА вленным теплоотводом и в магнитном поле. Длина таких кристаллов может достигать 300 мм. Ось кристалла совпадает с направлением легкого намагничивания. Сплав благодаря анизотропии формы приобретает высокие значения и В/, увеличение выпуклости кривой размагничивания приводит к увеличению ю, (рис. 15.21). К недостаткам литых сплавов Ге- Ni-Al относятся их повышенная хрупкость и высокая твердость, что исключает все виды обработки, кроме шлифования. Этих недостатков лишены спеченные сплавы Fe-Ni-Al. Порошковые магнитно-твердые материалы. Сплавы Fe-Ni-Al получают спеканием порошков металлов при 1300°С в атмосфере аргона или иной защитной атмосфере. Для обеспечения высоких значений В и юах сплавы не должны быть пористыми. Порошки используют мелкодисперсные и желательно неравноосные. Магнитные свойства спеченных сплавов (после тех же видов термической и термомагнитной обработки, которые применяют и для литых сплавов) приведены в табл. 15.11. Такие сплавы используют для мелких и точных по размеру магнитов. По составу спеченные сплавы близки к литым, но по магнитным свойствам несколько уступают им. Цифра в марках сплавов является порядковым номе-
ром, буквы ММК обозначают: магнит металлокерамический. Магнитно-твердые ферриты также получают спеканием порошков оксидов Ге, Ва и Со. По своим магнитным свойствам (юах и особенно В,) они уступают литым сплавам Fe-Ni-Al. Однако, будучи диэлектриками, они могут использоваться как постоянные магниты в высокочастотных магнитных полях без тепловых потерь. Значение у ферритов значительно выше, чем у литых сплавов. Это связано с наличием в структуре однодоменных неравноосных порошков оксидов (рис. 15.22). Свойства некоторых ферритов бария и кобальта приведены в табл. 15.12. Цифра, стоящая в марке на первом месте, определяет значение {BHJ,. = 2a.,.; буква указывает металл в оксиде; буквы И и А соответственно означают изотропный или анизотропный феррит. Последние три цифры в марке равны коэрцитивной силе опре- 160 по во И,мА/м Рис. 15.22. Кривые размагничивания ферритов: / - поротпки сферической формы; 2 - порошки неравноосные, прессованные в магнитном поле Матертяы с особылш магнитнылт свойствами 323 ТАБЛИЦА 15.12. Магнитные свойства бариевых (ГОСТ 24063 - 80) н кобальтовых ферритов для взготовлевня магнитов
деленной по намагниченности М. Значение Нв или Не, определенное по индукции В, несколько меньше Нм (см. рис. 15.23). Высокое значение Нм у бариевых ферритов связано с большой константой анизотропии К и анизотропией формы порошков. Диаметр однодомен-ной частицы у ферритов бария составляет 1,5 мкм, что позволяет придавать им некоторую неравноосность. Такие ферриты имеют высокую структурную и магнитную стабильность. Прессование порошков в магнитном поле делает ффриты анизотропными, так как векторы намагниченности ориентируются вдоль поля. Кобальтовые ферриты уступают бариевым ферритам в значении константы анизотропии. Кроме этого, диаметр однодоменной частицы в них очень мал-0,1 мкм, что осложняет их получение, в особенности в неравноосной форме. Промышленные анизотропные кобальтовые ферриты уступают по магнитным свойствам бариевым ферритам. Достоинством их является большая температурная стабильность. Магниты из РЗМ изготовляют из кристаллов промежуточных фаз редко- ТАБЛИЦА 15.13. Магнитные характеристики соеднневий РЗМ
земельных металлов с кобальтом, состав которых отвечает формулам RC05 и RiCoj, где R-редкоземельный металл. В их числе самарий Sm, празеодим Рг, иттрий Y. В производстве магнитов из РЗМ наибольшее распространение получил метод жидкофазного спекания тонких порошков с размером частиц ~ 10 мкм. Для получения большой плотности к порошкам из фаз, указанных в табл. 15.13, добавляют сплавы этих элементов. Температура плавления таких сплавов должна быть ниже температуры спекания порошков. В процессе спекания сплав расплавляется и заполняет микропоры. Например, к порошкам SmCoj, в которых 37,5% Sm, добавляют сплав состава 60%Sm и 40% Со. Для получения анизотропии порошки прессуют в магнитном поле. В табл. 15.13 приведены значения константы анизотропии К, намагниченности насыщения при 20 °С и расчетные значения коэрцитивной силы Нем- Значение К у таких фаз на два порядка больше, чем у железа. Это дает основание считать, что процесс размагничивания идет в результате вращения векторов намагничивания и Нем определяется кристаллографической анизотропией. Названные соединения РЗМ с кобальтом имеют кристаллические решетки с малой симметрией (гесагональная или тетрагональная), что и определяет большие значения К и Hf-М Магнитные характеристики серийных сплавов РЗМ приведены в табл. 15.14. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [ 40 ] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 |