6.3.2. Металлические магнитотвердые материалы

Магнитотвердые материалы применяются для изготовления постоянных магнитов. Для этого они должны иметь возможно большие Нс и Вr. У всякого магнита с течением времени уменьшается магнитный поток, а следовательно, удельная магнитная энергия. Этот процесс называется старением магнита. Старение под влиянием механических вибраций, температуры является обратимым. Такому магниту можно возвратить прежние свойства повторным намагничиванием. Другой вид старения связан с изменением внутренней структуры материала и является необратимым. Следовательно, важным свойством магнитотвердых материалов является устойчивость их к старению.

В качестве магнитотвердых материалов очень часто используются мартенситные высокоуглеродистые стали, легированные хромом, вольфрамом, кобальтом и молибденом, содержание углерода в таких сталях составляет (0,9 -1,1) %. Постоянные магниты из закаленной легированной стали обладают сравнительно большой коэрцетивной силой и остаточной магнитной индукцией. Намагничивание магнитов производится после окончательной механической обработки и последующей закалки. Для стабилизации магнитных характеристик магниты подвергают искусственному старению - многочасовой выдержке в кипящей воде.

Основные характеристики стальных магнитов:

хромистых Вг = 0,9 Тл, Нс=4600А/м. W_м=2.4 кДж/м³;

вольфрамовых Вг = 1,0 Тл, Нс=5000 А/м. Wм==5,5 кДж/м³;

кобальтовых Вг = (0,95 - 1,0) Тл, Нс=(8000 - 13600) А/м, W_м=ll кДж/м³

Все эти стали хорошо обрабатываются.

Более высокими магнитными характеристиками обладают магнитотвердые сплавы на основе железа, алюминия и никеля, легированные кобальтом, титаном, медью и ниобием, например, ЮНД 12, ЮНДК 18, ЮН13Д14 и др. Буквы в обозначении марок сплавов обозначают: Ю - алюминий, Н - никель, Д - медь, К - кобальт, Б - ниобии, Т - титан. Цифры показывают содержание данного компонента.

Магниты из этих сплавов могут быть получены только методом литья. Механической обработке не поддаются в виду большой твердости и хрупкости. Их можно обрабатывать только шлифованием. Параметры: Вг=(0,9 - 1,4) Тд, Нс=(40 - 150) 10³ А/м, Wм =(14 - 32) кДж/м³. Магниты из этих сплавов значительно более стойки к старению, чем мартенситные стали.

Металлокерамические магниты изготавливают на основе порошков железо-никель-алюминий или желсзо-никедь-кобальт после их прессования и спекания при высокой температуре. Такие магниты используют в тех случаях, когда надо получить магниты очень малых размеров или сложной формы. Металлокерамические сплавы очень тверды и обрабатываются только шлифованием. Металлокерамики на основе редкоземельных металлов (иттрия, самария, цезия) и кобальта отличаются особенно высокими значениями Wм, достигающими величины 90 кДж/м³.

6.3.3. Ферриты

Ферриты представляют собой соединения окиси железа FezOa с окислами других металлов. Ферриты изготавливаются путем прессования и спекания порошкообразной смеси этих окислов. Название феррита определяется названием металла, окисел которого вводится в состав феррита. Так, если в состав феррита входит окись цинка, то феррит называется ферритом цинка, если окись никеля -ферритом никеля.

Наилучшими магнитными характеристиками обладают сложные или смешанные ферриты, представляющие собой твердый раствор одного простого феррита в другом. Ферриты обладают высокой твердостью и хрупкостью, обрабатываются только шлифованием. Наиболее широко применяют следующие марки ферритов:

НН - никель-цинковые низкочастотные,

НМ - марганец-цинковые,

ВЧ - литий-цинковые высокочастотные,

СЧ - сверхвысокочастотные,

ВТ - ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса. Цифры, стоящие перед буквами в обозначении марки феррита указывают величину начальной магнитной проницаемости. В марках сверхвысокочастотных ферритов эти цифры обозначают среднюю длину волны (см), в марках ферритов с прямоугольной петлей гистерезиса - коэрцетивную силу (А/м).

Магнитные характеристики некоторых магнитомягких ферритов приведены в табл. 6.1.

Характерстиики магнитомягких ферритов

Марка феррита	н	Нс А/М	, Омсм	fм МГц	Тм ,0С
4000 НМ	4000	8	50	0,7	110
3000 НМ	3000	12	50	0,5	110
2000 НМ	2000	16	50	1,5	180
1000 НМ	1000	28	50	1,0	180
600 НМ	600	40	104	1,0	110
400 НМ	400	56	104	12,0	120
150 ВЧ	150	250	104	50,0	400
50 ВЧ	50	500	104	100,0	450

Температурный коэффициент ферритов широкого применения находится в пределах (5 –12) 10⁶ 1/⁰C. Ферриты представляют собой соединения окиси железа с окислами других металлов. Ферриты изготавливаются путем прессования и спекания порошкообразной смеси этих окислов. Название феррита определяется названием металла, окисел которого вводится в состав феррита. Так, если в состав феррита входит окись цинка, то феррит называется ферритом цинка, если окись никеля -ферритом никеля.

Наилучшими магнитными характеристиками обладают сложные или смешанные ферриты, представляющие собой твердый раствор одного простого феррита в другом. Ферриты обладают высокой твердостью и хрупкостью, обрабатываются только шлифованием. Недостатком всех ферритов является хрупкость и зависимость магнитных свойств от механических воздействий.