Сплавы с высокой начальной магнитной проницаемостью

Пермаллои – это сплавы железа с никелем (Fe – Ni), железа с никелем и кобальтом (Fe – Ni – Co) и железа с кобальтом (Fe – Co). Все сплавы содержат в небольших количествах марганец (0,30 – 0,60%) и кремний (0.15 – 0,30%). Они обладают очень высокой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой. При определенном химическом составе эти сплавы характеризуются также очень низкой магнитной анизотропией и малой константой магнитоскрипции, что является одной из причин их особенно легкого намагничивания и высокой магнитной проницаемости.

Магнитные свойства пермаллоев можно улучшить путем дополнительного легирования молибденом, хромом, медью, кремнием, ванадием и др. Молибден и хром повышают удельное сопротивление и начальную магнитную проницаемость, уменьшают чувствительность к механическим напряжениям, но снижают индукцию насыщения. Медь повышает температурную стабильность и удельное сопротивление, а также стабильность магнитной проницаемости при изменении напряженности магнитного поля в узком интервале. Кроме того, сплавы, легированные медью, лучше поддаются механической обработке. Кремний увеличивает удельное сопротивление сплавов.

Недостатки пермаллоев – высокая чувствительность магнитных свойств к механическим напряжениям, пониженные значения индукции насыщения по сравнению с электротехническими сталями, необходимость проведения сложного отжига после механической обработки и относительно высокая стоимость.

Магнитные свойства пермаллоев сильно зависят от химического состава и наличия примесей. На их свойства отрицательно влияют примеси, не образующие твердых растворов (углерод, кислород, сера и фосфор). Кроме того, магнитные свойства резко меняются в зависимости от режима термической обработки. Для снятия механических напряжений, сильно ухудшающих магнитные свойства, все магнитные изделия из пермаллоев подвергают специальной термической обработке – отжигу при температуре 1300^оС в чистом сухом водороде и длительному отпуску при 400 – 500оС. Отожженные изделия должны быть светлыми, чистыми, без окислов, темных пятен и цветов побежалости. При сборке их нельзя подвергать ударам, изгибам, рихтовке, шлифовке, чрезмерной затяжке с сдавливанию обмоткой.

Маркировка пермаллоев основана на их химическом составе. В сплавах на железоникелевой основе первая цифра в обозначении марки сплава указывает на содержание никеля в массовых процентах, например, 45Н, 50Н. Буквы К, М, Х, С, Д, Ф указывают на наличие в сплаве соответственно кобальта, молибдена, хрома, кремния, меди и ванадия. Буквы П, У и А в конце маркировки означают соответственно прямоугольную петлю гистерезиса, сплав с улучшенными свойствами и сплав с более точным химическим составом.

Сплавы на железокобальтовой основе обладают наиболее высокой индукцией магнитного насыщения (Bs до 2,4 Тл), температурой Кюри (Тк до 1050^оС) и магнитоскрипцией (1•10^-4). В маркировке этих сплавов первая цифра обозначает содержание кобальте в массовых процентах, например, 27КХ, 48КНФ, 49КФ, 49К2Ф.

Альсиферы – это тройные сплавы алюминия, кремния и железа (Al – Si – Fe), образующие твердые растворы. Высокую магнитную проницаемость альсиферы имеют в очень узком концентрационном интервале содержания в сплаве алюминия и кремния. Сплав оптимального состава содержит 9,6% Si, 54% Al, Fe – остальное.

Магнитные свойства альсифера оптимального состава не уступают магнитным свойствам пермаллоев. Магнитная анизотропия и константа магнитоскрипции у альсиферов близки к нулю. Однако максимум магнитных свойств достигается только при очень точном соблюдении состава сплава, что можно обеспечить только для лабораторных образцов. Промышленные образцы имеют более низкие значения магнитных свойств, чем альсифер оптимального состава. Альсиферы отличаются высокой твердостью и большой хрупкостью, вследствие чего толщина изделий из альсифера (например, магнитные экраны) должна быть не менее 2 – 3 мм. Из-за низкого удельного сопротивления изделия из этого материала не используют в цепях переменного тока даже при частоте 50 Гц. Альсиферы хорошо размалываются в порошок, который используется в качестве ферромагнитной фазы в магнитодиэлектриках.

РАЗДЕЛ 2.3.4