Магнитотрердые материалы (мтм)

Магнитотвердые или магнитожесткие материалы (МТМ) – вторая группа металлических магнитных материалов. Они применяются для изготовления постоянных магнитов, которые, будучи однажды намагничены, сохраняют состояние намагниченности долгое время, многие годы. Для них характерны большая коэрцитивная сила Н_с и большая остаточная индукция В_r. Петля гистерезиса (то есть Н_с) у них в сотни тысяч раз шире (больше), чем у МММ, поэтому МТМ трудно перемагничиваются.

По составу и способу получения МТМ делятся на 4 группы.

Легированные стали мартенситной структуры – наиболее простой и доступный материал для МТМ. Легируют W, Cr, Mo, Co. Наиболее высокие магнитный свойства у кобальтовой стали (Br = 0,85 Тл, Н_с = 12500 А/м) с увеличением содержания кобальта коэрцитивная сила увеличивается. Но кобальт дорог и дефицитен. Вольфрамовая сталь отличается большой стойкостью против магнитного старения (остаточная индукция уменьшается под действием ударов, вибрации, времени, колебаний температуры и прочего. Восстановить магнитные свойства можно только новым намагничиванием), в этом отношении вольфрамовая сталь – один из лучших материалов. Хромистые стали дешевле, но требуют очень сложной термообработки. Сплав Fe-Co-Mo (комоль) по магнитным свойствам лучше кобальтовой стали, стоек против старения до температуры ~ 600 ^оС, но очень дорог.

Тройные сплавы (Al-N-Fe – раньше их называли «альни») – имеют большую магнитную энергию и наиболее широко применяются. Это сплавы дисперсионного твердения. При температурах 1200 – 1300 ^оС этот сплав находится в однородном состоянии – твёрдый раствор с неограниченной растворимостью элементов друг в друге. При понижении температуры фаза распадается на две очень дисперсные (мелкие по размерам) фазы: одна – почти чистое железо, она сильно магнитна, другая фаза – Al-Ni, слабомагнитна. Получается, сильномагнитная фаза (магнитные домены) распределена в немагнитной фазе. Материалы с такой структурой обладают большой коэрцитивной силой. Сплавы обязательно легируются для улучшения их магнитных (и механических) свойств, этому же способствует кристаллическая структура, которая возникает при особых условиях охлаждения под воздействием сильного постоянного магнитного поля, когда кристалли­зуются ориентированные кристаллы с повышенными магнитными параметрами.). Сплавы хрупкие и твёрдые, трудно поддаются обработке резанием (содержащие кобальт вообще не поддаются). Это вообще-то литые изделия. Для разных сплавов применяют разные режимы термообработки (температура нагрева, время выдержки, скорость охлаждения)

Магниты из порошков – невозможность получения особенно малых (от долей 1 г до 30 г) изделий из литых тройных сплавов со строгими размерами обусловило привлечение методов порошковой металлургии для производства постоянных магнитов. Тройные сплавы ЮНД(Al-Ni-Cu) и ЮНДК (Al-Ni-Cu-Co) измельчают до тонкодисперсного порошка, который спекают при температуре 1300 ^оС и давлении 400–800 МПа в чистом водороде. Их плотность на 7–8 % меньше, чем плотность литых, магнитные свойства ≈ одинаковы. Особенно большая Н_с у спечённых МТМ на основе кобальта с редкоземельными элементами.

Пластически деформируемые сплавы – их технология изготовления проще, но качества у них хуже. Металлопластические магниты получают из порошков ЮНД или ЮНДК плюс порошок диэлектрика (фенолформальдегидная смола), процесс идёт под давлением 500 МПа и температуре 120–180^оС. Механические свойства лучше, чем у литых, но магнитные свойства хуже из-за того, что часть материала занимает немагнитный диэлектрик. Сплавы кунифе (Cu-Ni-Fe), кунифе (Cu-Ni-Co), викаллой (Fe-Co-V).

Современные магнитные материалы применяются в устройствах нового типа – в радио, телевидении, вычислительной технике, они меньше, надёжнее, экологичнее.