Литые высококоэрцитивные сплавы

К этому классу материалов относятся тройные сплавы системы Fe – Al – Ni (старое название альни). Высококоэрцитивное состояние этих сплавов достигается при концентрации никеля 20 – 33% и алюминия 11 – 17%. Для улучшения магнитных и механических свойств и облегчения технологии изготовления изделий эти сплавы легируют кремнием, кобальтом, медью, ниобием или титаном.

Литые высококоэрцитивные сплавы являются основными промышленными материалами для изготовления постоянных магнитов. Их магнитные характеристики: В_r > 0,5 – 1,4 Тл, Н_с > 36 – 110 кА/м, W_м > 3,6 – 32 кДж/м³. У монокристаллических образцов В_r > 0,7 – 1,05 Тл, Н_с > 110 – 145 кА/м, W_м > 18 – 40 кДж/м³.

Для улучшения магнитных свойств эти сплавы подвергают направленной кристаллизации, проводимой при особых условиях охлаждения. В результате образуется микроструктура в виде ориентированных столбчатых кристаллов. При этом улучшаются все магнитные характеристики, а магнитная энергия W_м повышается на 60 – 70% по сравнению с обычной кристаллизацией и достигает 40 кДж/м³.

Маркировка этих сплавов содержит буквы Ю и Н, которые соответственно означают алюминий и никель. Затем проставляются буквы легирующих элементов: Д – медь, К – кобальт, С – кремний, Т – титан, Б – ниобий. После буквы идет цифра, указывающая процентное содержание данного элемента. Буква А означает столбчатую кристаллическую структуру; АА — монокристаллическую структуру.

Сплавы альни с добавкой кремния раньше называли альниси, а сплав альни с кобальтом – альнико. Если сплав альнико содержал 24% кобальта – магнико.

Недостатком сплавов системы Fe – Al – Ni является их высокая твердость и хрупкость, поэтому они механически могут обрабатываться только шлифованием. Магнитные свойства этих сплавов существенно зависят от шихты, параметров процесса литья, режима термомагнитной обработки и др.

РАЗДЕЛ 2.4.3

Металлокерамические и металлопластические магниты

Исходным сырьем для изготовления этих материалов является магнитный порошок, из которого получают детали, в том числе миниатюрные, достаточно точных размеров и не требующих дальнейшей механической обработки. Высококоэрцитивное состояние этих магнитов достигается за счет еще большего измельчения исходного материала, чем у магнитов из литых сплавов.

Металлокерамические магниты получают методом порошковой металлургии: из тонкодисперсных порошков сплавов системы Fe – Al – Ni, легированных Со, Si, Сu и др., прессуют изделия требуемой формы и размеров и при высокой температуре спекают. Полученные изделия содержат 3 – 5% по объему пор, которые уменьшают остаточную индукцию В_r, и магнитную энергию W_м на 10 – 20% по сравнению с магнитами из литых сплавов, но практически не влияют на коэрцитивную силу Н_с. Механические свойства этих материалов лучше, чем у литых магнитов. Выпускаемые промышленностью металлокерамические магниты имеют Н_с = 24 – 128 кА/м, В_r = 0,48 – 1,1 Тл, W_м = 3 – 16кДж/м³.

Металлопластические магниты получают из тонкодисперсного порошка сплавов тех же систем, что и металлокерамические изделия, смешанного с порошком диэлектрика. Изделия получают методом прессования, аналогичным прессованию пластмасс. Из-за жесткого наполнителя для прессования необходимо высокое давление (до 500 МПа), температура полимеризации диэлектрика – до 180^oС. В образовавшемся изделии связующим (фазой-матрицей) является диэлектрик, наполнителем – магнитным порошком. Механические свойства металлопластических магнитов лучше, чем у литых сплавов, но магнитные свойства хуже. Так как эти материалы содержат до 30% по объему неферромагнитную фазу из диэлектрика, их В_r меньше на 35 – 50%, W_м – на 40 – 60%.

К металлопластическим магнитам можно отнести эластичные магниты, в которых наполнителем, как правило, является феррит бария, а связующим – резина. Изделия из них можно изготавливать самой разнообразной формы; их можно резать ножницами, штамповать, скручивать. Эластичные магниты («магнитная резина») на основе феррита бария имеют следующие характеристики: В_r = 0,145 Тл, H_с = 93 кА/м, W_м = 2 кДж/м³, p = 104 Ом*м.

РАЗДЕЛ 2.4.4