§ 76. Магнитно-твердые сплавы.

Магнитно-твердые сплавы, из которых изготовляют посто­янные магниты, носят название альни, альниси, альнико и магнико.

Альни — тройной сплав, состоящий из алюминия, никеля и железа. Установлено, что в таких тройных сплавах при содер­жании никеля от 20 до 32% введение алюминия увеличивает коэрцитивную силу и магнитную энергию, но снижает остаточную индукцию. Это обусловлено тем, что при скорости охлаждения. 20°С в минуту в процессе отпуска после закалки твердый рас­твор распадается с выделением очень малых частиц, обладаю­щих высокой Н_с. Содержание алюминия в сплаве альни, при котором получаются высокие величины Н_с и магнитной энергии, колеблется в зависимости от содержания никеля в пределах 12— 15%. Из примесей, попадающих в такие сплавы, особенно вреден углерод, которые уже в количестве 0,1 % снижает величину энергии на 15—28%. Медь и кобальт — полезные легирующие вещества, однако их действие проявляется различно, в зависимо­сти от содержания никеля. Медь при содержании Ni 23,5% увеличивает максимальную энергию на 68%. Сплав альни с содержанием 25% Ni, 14% Аl, 4% Сu, остальное железо имеет следующие магнитные характеристики: H_с = 500 э;

Разновидностью сплава альни является сплав, содержащий кремний и поэтому называемый альниси. Положительная роль кремния в этом сплаве проявляется лишь при большом содер­жании никеля, именно не менее 30%. При этих условиях крем­ний, введенный в количестве 1%, значительно увеличивает коэр­цитивную силу и магнитную энергию, но несколько уменьшает остаточную индукцию. Однако при меньшем содержании никеля такое количество кремния ухудшает свойства сплава. Введение кремния позволило сильно снизить критическую скорость¹ ох­лаждения, что имеет весьма важное практическое значение при производстве крупных магнитов весом более 300 г, для которых невозможно обеспечить высокую скорость охлаждения.

Примерный состав альниси: 33% Ni, 13—14% А1, 1% Si, остальное Fе. Его магнитные характеристики: H_с = 650 э\ — = 4000 Гс.

Существенным недостатком сплавов альни и альниси являет­ся их невысокая остаточная индукция. Значительное повышение величин . и Н_с достигается присадкой кобальта, если его вво­дить в сплавы альни обычного состава. Однако наибольший эф­фект достигается тогда, когда кобальт вводится не только за счет железа, но и взамен некоторого количества никеля и алю­миния. Такие сплавы получили наименование альнико. Наилуч­шим составом для альнико считается сплав, имеющий 17—18% Ni, 10% А1, 12% Со и 6% Сu. Этот сплав обладает следующи­ми магнитными характеристиками: H_с = 500 э; . = 7400 Гс. Термическая обработка такого сплава состоит из закалки при тем­пературе 1300°С и последующего отпуска в течение 2—4 час. при 750°С. Высокие магнитные свойства сплава альнико достигаются не только за счет его состава, но и в результате термической об­работки.

Весьма важной разновидностью сплава альнико является сплав магнико, который отличается от альнико несколько иным составом, а главным образом иной термической обработкой, ко­торая производится в магнитном поле. При этой обработке сплав нагревается до 1200—1300°С, затем охлаждается в магнитном поле 1000 э и выше при скорости охлаждения 10°С в секунду. Область температур охлаждения в магнитном поле выбрана в интервале от 1000 до 700°С, так как замечено, что магнитное поле наиболее эффективно в области точки Кюри и ниже ее на 150°С. Точка Кюри у магнико равна 870—900°С.

На эффективность такой термообработки с точки зрения получения сплава с высокими магнитными свойствами оказывает влияние содержание алюминия, которое должно быть 8,5—9%. При таком количестве алюминия величины Н_с, . и ( )макс имеют наибольшие значения. Термообработка в магнитном поле обусловливает снижение содержания в сплаве никеля и алюминия и увеличение содержания кобальта, в результате чего ока­залось возможным снизить критическую скорость охлаждения и повысить точку Кюри. Примерный состав сплава магнико ???такой: 11 — 15% Ni, 8—10% А1, 20—25% Со, остальное Fе. Магнитные характеристики для этих материалов разного состава следу­ющие: H_с = 600÷700 э; = 12 000÷13 500 Гс.

Большим недостатком всех описанных сплавов является то, что: они не поддаются механической обработке обычными методами вследствие большой хрупкости и твердости. Эти сплавы могут обрабатываться лишь шлифовкой карборундовыми кру­гами.

Уменьшение магнитного потока у таких сплавов с течением времени при использовании их в качестве постоянных магнитов незначительно. Так, у сплавов альни, альнико, альниси и магни­ко магнитный поток уменьшается в первые полтора года работы примерно на 1,5—2,0%, а в последующие годы на 0,5—1,0% в год, т. е. магнитный поток в основном уменьшается в первое время.

При искусственном старении с помощью механических уда­ров и сотрясений магнитный поток сплавов уменьшается на 3,5%, а при температурных циклах по режиму 100—0—100°С — на 1 %, но свойства их стабилизируются.

В последние годы появились постоянные магниты, изготов­ляемые из малых удлиненных частичек железа размером 0,02—0,05 мк. Такой железный порошок получают следующим спосо­бом.

Железные стружки и различный лом растворяют в кислоте. Из образовавшейся соли восстанавливают железо. Затем из по­рошка прессованием отформовывают изделия с какой-либо органической связкой и спекают их при высоких температурах порядка 1100—1200°С. После спекания изделия подвергают тер­мической обработке, т. е. отжигу при более низкой темпера­туре.

Такие магнитные материалы состоят из малых намагничен­ных частиц и обладают поэтому высокой коэрцитивной силой Н_с = 700 э; остаточной индукцией = 9000 Гс.