Магнитотвердые материалы
К магнитотвердым материалам относится магнитные материалы с широкой гистерезисной петлей и большой коэрцитивной силой Нс (рис. 6.3, г).
Основными характеристиками магнитотвердых материалов являются коэрцитивная сила Нс, остаточная индукция Вс, максимальная удельная магнитная энергия, отдаваемая во внешнее пространство ωmах.
Магнитная проницаемость μмагнитотвердых материалов значительно меньше, чем у магнитомягких. Чем «тверже» магнитный материал, т. е. чем выше его коэрцитивная сила Нс, тем меньше его магнитная проницаемость.
Влияние температуры на величину остаточной магнитной индукции Вr, которая соответствует максимальному значению магнитной индукции для данного материала Втах, оценивается температурным коэффициентом остаточной магнитной индукции (К-1)
αв = ((Br)2 – (Br)1)/(Br)1(T2-T1) (67)
где (Br)1 и (Br)2 - значения остаточной индукции материала при температурах T1, и Т2соответственно.
Максимальная удельная магнитная энергия штах является важнейшим параметром при оценке качества магнитотвердых материалов. Максимальная удельная магнитная энергия, Дж/м2:
ωmax = (BH)max /2. (68)
Постоянный магнит при замкнутом магнитопроводе практически не отдает энергию во внешнее пространство, так как почти все магнитные силовые линии замыкаются внутри сердечника, и магнитное поле вне сердечника отсутствует. Для использования магнитной энергии постоянных магнитов в замкнутом магнитопроводе создают воздушный зазор определенных размеров и конфигурации, магнитное поле в котором используют для технических целей.
Магнитный поток постоянного магнита с течением времени уменьшается. Это явление называется старением магнита. Старение может быть обратимым и необратимым.
В случае обратимого старения при воздействии на постоянный магнит ударов, толчков, резких колебаний температуры, внешних постоянных полей происходит снижение его остаточной магнитной индукции Вr на 1...3%; при повторном намагничивании свойства таких магнитов восстанавливаются.
Если со временем в постоянном магните произошли структурные изменения, то повторное намагничивание не устраняет необратимого старения.
По назначению магнитотвердые материалы подразделяют на материалы для постоянных магнитов и материалы для записи и хранения информации (звуковой, цифровой, видеоинформации и др.).
По составу и способу получения магнитотвердые материалы подразделяют на литые, порошковые и прочие.
Литые материалы на основе сплавов.Эти материалы имеют основой сплавы железо-никель-алюминий (Fe-Ni-Al) и железо-никель-кобальт (Fe-Ni-Co) и являются основными материалами для изготовления постоянных магнитов. Эти сплавы относят к прецизионным, так как их качество в решающей степени определяется строгим соблюдением технологических факторов.
Магнитотвердые литые материалы получают в результате дисперсионного твердения сплава при его охлаждении с определенной скоростью от температуры плавления до температуры начала распада. В процессе твердения происходит высокотемпературный распад твердого раствора на β - фазу и β2 - фазу. β - фаза близка по составу к чистому железу, которое обладает сильно выраженными магнитными свойствами. Она выделяется в виде пластинок однодоменной толщины. β 2 - фаза близка по составу к интерметаллическому соединению никель-алюминий Ni-Al, обладающему низкими магнитными свойствами.
В результате получают систему, состоящую из немагнитной фазы β2 с однодоменными сильномагнитными включениями фазы β, которая обладает большой коэрцитивной силой Нс. Такие сплавы не применяют из-за сравнительно низких магнитных свойств. Наиболее распространенными являются сплавы железо-никель-алюминий, легированные медью Сu и кобальтом Со.
Марки этих материалов содержат буквы Ю и Н, указывающие на наличие в них алюминия и никеля. При использовании легирующих металлов в обозначение марок вводят дополнительные буквы, которые соответствуют этим металлам, например, сплав системы железо-никель-алюминий, легированный кобальтом, марки ЮНДК.
Бескобальтовые сплавы обладают относительно низкими магнитными свойствами, но они являются самыми дешевыми.
Кобальтовые сплавы применяют для изготовления изделий, которые требуют материалов с относительно высокими магнитными свойствами и магнитной изотропностью.
Высококобальтовые сплавы представляют собой сплавы с магнитной или с магнитной и кристаллической текстурой, содержащие кобальта более 15%.
Сплавы с магнитной текстурой получают в результате охлаждения сплава в магнитном поле с напряженностью 160...280 кА/м от высоких температур 1250...1300°С до температуры приблизительно 500 °С. Полученный сплав приобретает улучшенные магнитные характеристики лишь в направлении действия поля, т. е. материал становится магнитоанизотропным.
Для сплавов, содержащих 12% кобальта, термомагнитная обработка увеличивает магнитную энергию приблизительно на 20%, а для сплавов, содержащих 20...25% кобальта, - на 80% и более.
Термомагнитная обработка повышает температуру начала дисперсного распада с 950 °С в сплаве без кобальта до 800 °С в сплаве, содержащем 24% кобальта.
В результате термомагнитной обработки у высококобальтовых сплавов повышается также температура точки Кюри с 730 до 850 °С.
Кристаллическую текстуру получают в процессе особых условий охлаждения сплавов. В результате получают магниты с особой макроструктурой в виде столбчатых кристаллов, ориентированных в направлении легкого намагничивания. Это повышает магнитные свойства сплавов. Магнитная энергия повышается на 60...70%. Увеличиваются коэрцитивная сила Нс, остаточная магнитная индукция Вr и коэффициент выпуклости кривой размагничивания материала:
γ = (BH)max / BrHc (69)
Высококобальтовые текстурированные сплавы применяют для изготовления малогабаритных магнитных изделий, требующих высоких магнитных свойств и магнитной анизотропии.
Недостатками высококобальтовых материалов являются высокая твердость и хрупкость, что значительно осложняет их механическую обработку.
Порошковые магнитотвердые материалы (постоянные магниты).Порошковые магнитотвердые материалы применяют для изготовления миниатюрных постоянных магнитов сложной формы. Их подразделяют на металлокерамические, металлопластические, оксидные и микропорошковые.
Прочие магнитотвердые материалы.К этой группе относятся материалы, которые имеют узкоспециальное применение: пластически деформируемые сплавы, эластичные магниты, материалы для магнитных носителей информации, жидкие магниты.
Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 1168;