Главная  Промышленность 

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


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)

Сплав

«тах,, кДж/м

Я,, кА/м

В,, Тл

Магнитная анизотропия

Форма кристаллов

ЮНД4 ЮНД8

3,6 5,1

40 44

0,5 0,6

Равноосная

ЮНДК18

ЮНДК35Т5Б

ЮНДК35Т5БА

9,7 16 36

55 96 110

0,9 0,75 1,02

Есть

Столбчатая




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-

Сплав

Чтах, кДж/м

Н,, кА/м

Магнитная анизотропия

ММК1 ММКб

24 44

0,6 0,65

ММК7

ммкп

10,5 16

44 118

0,95 0,7

Есть

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

Феррит

Состав

Магнитная анизотропия

кДж/м

В„ Тл

кА/м

6БИ240 28БА190

ВаО-бРегОз

Нет Есть

3 14

125 185

240 190

0,19 0,39

10КЛ165 14КА135

СоО-бРсзОз

Есть

5 7,15

143 127

165 135

0,23 0.28

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

Соединение

МДж/м

Нем, МА/м (расчетные данные)

SmoCoi SmCo, PrCoj" YCo,

3,5 8-11 6,9-10 5,5

1,1 0,97 1,2 1,06

6,4 17-23 12-17 10

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