Глава 8. Матеріали електротехнічного призначення

До електротехнічним відноситься матеріали із заданим рівнем електропровідності, специфічними напівпровідниковими, магнітними, теплофізичними і хімічними спойствамі. Вони використовуються для виготовлення магнітопроводів, постійних магнітів, розривних і ковзаючих контактів, електродів для контактного зварювання та еррузіонной обробки, напівпровідникових елементів, неметалічних нагрівачів високотемпературних печей, ефективних емітером, високо температурних діалектріков та інших деталей електротехнічних та електронних пристроїв, широке застосування яких у народному господарстві багато в чому зумовлює технічне переозброєння основних підсумок виробництва.

Найбільш поширеними електротехнічними матеріалами, що отримуються методами порошкової металургії є: магнітні на основі металевих порошків і ферментів; електроконтактні і електродні на основі кольорових, благородних, тугоплавких металів і сплавів; резисторні. Властивості, області застосування і технологія виготовлення цих матеріллов розглянуті нижче.

8.1. Магнітні матеріали

Порошкові. Магнітні матеріали широко застосовуються в електротехніці для виготовлення магнітоелектричних вимірювальних приладів, гальвано-і магнітометрів, осцилографів, лічильників, спідометрів, реле, редукторів, електронно-променевих трубок, електричних машин, акустичних і магіітно-стрікціопних перетворювачів та інших пристроїв, приладів і апаратів , у тому числі і малогабаритних. Методами порошкової металургії отримують магнітно-м'які і магнітно-тверді матеріали, магніто-діелектрики, ферити.

Магнітно-м'які матеріали

Магнітно-м'якими є феромагнітні матеріали з максимальною магнітною проникністю, мінімальними коерцитивної силою, втратами на гістерезис і на вихрові струми. Для отримання комплексу таких властивостей матеріал повинен мати гомогенну структуру, мінімальний рівень внутрішньої напруги, максимальний ступінь очищення від домішок впровадження та включення. Основою магнітно-м'яких матеріалів є чисте залізо. Для поліпшення експлуатаційних властивостей в магнітно-м'які матеріали на основі порошку заліза вводять кремній, фосфор, алюміній, нікель, кобальт та інші елементи.

Порошок заліза повинен містити не більше -1 - 0,07% вуглецю. Переважно використовувати карбонільної або електролітичний порошок з розміром часток. Близько 5 -15 мкм. Для поліпшення пресованої порошок заліза змішують з 0,3 - 0,5% стеарат цинку. Пресують заготовки при тиску 3 ()()- 700 МПа. Для спікання пресування укладають у контейнери з жаростійкої сталі і для більш рівномірного нагріву та ізоляції один від одного пересипають оксидом алюмінію. Процес спікання здійснюють 'в відновної середовищі (водень з точкою роси по вище +40 С) при температурі 1100-1250 ° С і тривалості ізотермічної витримки 1-4 год залежно від розмірів виробі з наступним охолодженням у холодильнику печі в струмі відновного газу. Для отримання виробів з високою щільністю і хорошими магнітні властивості після охолодження та очищення від засипання їх піддають допрессовке при тиску 800-1000 МПa і тривалого спікання - відпалу протягом 10 - 20 годин при температурі до 1300 ° С.

Для чистого заліза, що володіє низьким електроопору, характерні великі втрати на вихрові струми. З метою зниження цих втрат залізо легують фосфором, кремнієм, алюмінієм або спільно кремнієм і алюмінієм. При цьому на магнітні властивості порошкових виробів впливає спосіб легування і рівномірність розподілу легуючого елементу. Так, для одержання порошку заліза з рівномірно розподіленим в ньому фосфором використовують водний розчин гідрофосфату амонію, при розкладанні якого в середовищі водню при 800 ° С утворюється фосфор:

(NH4) 2НPO4 = 2NН 3 + Н3PO4;

Н3Р04 + Н2 = Н3Р04 + Н20;

2Н3Р03 + ЗН2 = 2Р 6 Н20;

Н3РОз + ЗН2 = РН3; 3 Н20;

2РН3 = 2Р +; 3Н2

З легованого фосфором порошку заліза, що містить 1,5% фосфору, пресують вироби заданих форми і розмірів при тиску 800 МПа, які попередньо спікають в середовищі водню при 800 ° С протягом 2 год, а потім остаточно при 1250 ° С протягом 4 год . А1агнітнис характеристики железофосфорних сплавів наведено в табл. 55.

Для отримання матеріалів з комплексом необхідних властивостей для використання в пристроях змінного струму застосовують железокремніевие сплави. Введення кремнію збільшує Електроопір і зменшує коерцитивної силу сплаву. При цьому також зменшуються втрати па гістерезис і вихрові струми. При збільшенні вмісту кремнію до 4% питомий елелектросопротівленіе зростає в 2,5 рази, що призводить до відповідного зменшення втрат на вихрові струми.

Порошкові вироби з железокремніевих сплавів отримують спіканням прессовок із шихти, до якої кремній вводять двома способами: у вигляді железокремніевой порошкової лігатури, отриманої виплавкою з наступним подрібненням, або хімнко1ер-мнческім насиченням порошку заліза кремнієм.

Відповідно до першого способу, для легування заліза кремнієм використовують феросиліцій різних марок (Сu-15, Сuy 60, Сu - 75, Сu - 90) у вигляді порошку з розміром частинок менше 40 мкм. Цей спосіб має ряд істотних недоліків. Це пов'язано з тим, що, чим більший вміст кремнію в феросиліцію, тим менше його кількість вводиться в шихту. При добавці малих кількостей феросиліцію, що має низьку щільність, дуже важко отримати матеріал з рівномірним розподілом кремнію за всім обсягом. І цьому випадку для отримання гомогенних твердих розчинів кремнію в-залозі потрібно тривалий отжиг протягом 10-20 годин при 1250-1300

Введення кремнію в порошок заліза у вигляді лігатури залізо - кремній, отриманої дифузійним насиченням заліза, має переваги. Така лігатура, що містить 15 20% Si, у порівнянні з промисловими марками феросиліцію містить менше кремнію, має велику щільність, що забезпечує більш рівномірний розподіл невеликих кількостях кремнію в порошку заліза. Порошок лігатури отримують дифузійним насиченням порошку заліза з засипок, що містять Si, NH4Cl і Al2Оз. За рахунок утворення і подальшого розкладання хлориду кремнію SiCl4,) в порошок заліза вводять 15 - 20% Si. Отриману «губку» розмелюють в кульовий млині і отжигают при 800 для видалення залишкових хлоридів і рафінування. До недоліків методу легування порошку заліза кремнієм слід віднести нерівномірність розподілу кремнію по перетину частинок заліза. У міру просування від поверхні в глиб частки зміст його зменшується. При введенні такої лігатури в порошок заліза для рівномірного розподілу кремнію в сплаві також потрібно тривалий отжиг протягом 10-20 годин при 1250 - 1300 ° С.

Для отримання гомогенного железокремніевого порошку з заданим змістом кремнію використовують метод насичення порошку заліза з точкових джерел. Особливістю методу є поєднання джерел насичення і насичує порошку в одному обсязі. Технологічним процес полягає в приготуванні суміші порошків заліза, кремнію і NН4CI в певному співвідношенні, засипання її в сталевий контейнер, герметизації контейнера плавким затвором і нагріванні в печі при гемпературе дифузійного насичення 900-1100 ° С протягом 3 - 6 год. В процесі нагрівання суміші при 340 ° С NН4C1 розкладається:

NН₄Cl = NН₃ + НCl

Потім по реакції

Si + 4HCI = SiC1₄ +2 H₂.

утворюється SiCl4, який розкладається на поверхні частинок порошку заліза з утворенням атомів кремнію, дифундують в глиб частинок заліза. Процес супроводжується реакціями

4Fе ₃ SiСl₄ = 4Fe Cl₃ + 3 Si;

2Fe + SiСl₄ = 2FeCl₂ + Si

FeCl₂ + H₂ + Fe₂HCl

Метод дозволяє регулювати кількість кремнію і заліза в широких межах.

З отриманих за цим методом железокремніевих порошків пресують вироби потрібних форм і розмірів при тиском 800 МПа, які в подальшому смекают у вакуумі при '1300' протягом 2 год і охолоджують зі швидкістю 0,1 С / с.

Магнітно-м'які порошкові вироби з великою магнітною проникністю і малими втратами на вихрові струми отримують із заздалегідь окисленого при 700 -900 "С, железокремніевого порошку з добавкою 0,5-10% оксиду магнію. Шихту пресують при тиску (500-800 МПа з пластифікатором й спікають прі1050-1250 ° C у вакуумі або в середовищі водню. При спіканні на частинках железокремніевого сплаву утворюється склоподібна магній силікатна плівка, що підвищує питомий Електроопір матеріалу.

Втрати на вихрові струми матеріалу, що містить 4% 'кремнію ії 3% оксиду магнію, складають 10 ТВТ / кг при індукції 1 Гол.

Для виготовлення магнітно-м'яких матеріалів застосовуються також железонікелевие сплави (пермаллон). Початкова і максимальна магнітні проникності пермаллоев в 10-15 разів вище, ніж для технічно чистого заліза, а втрати на гістерезис в стільки ж разів менше. Методами порошкової металургії можна отримувати матеріали заданого складу, забезпечуючи високі значення магнітної проникності, яка, на відміну від литого або катання пермаллоя, не залежить від товщі мм лепти. У цьому випадку із суміші карбонільного порошку заліза і нікелю, карбонільного або електролітичного порошку железонікелевого сплаву при тиску 500-800 МПа пресують вироби, які спікають в середовищі водню при 1200-1250 ° С протягом 1,0-1,5 ч. Потім проводять гомогенізований отжиг при 850-1250 ° С протягом 2-3 год Добавка до таких сплавів молібдену і міді підвищує їх магнітні властивості. Для більш рівномірного розподілу компонентів у железонікелевих сплавах суміші порошків отримують спільним відновленням хлоридів заліза і нікелю.

Порошковий пермаллой марки 50Н, отриманий спільним відновленням суміші хлоридів заліза і нікелю, містить 51,0% Ni, 0,0010% С, 0,002% S, решта - Fe. Спресоване і спечений з вищеописаної технології, він характеризується коерцитивної силою Нс = 6,95 ... 3,98 А / м і індукцією Br = l, 5 Тл. Порошкові пермаллоі рекомендується використаний, для виготовлення магнітопроводів вимірювальних трансформаторів і швидкодіючих реле, що працюють в слабких магнітних полях.

Для роботи в змінних полях використовують железоалюмініевие сплави, що містять 12% А1, і железокремнійалюмініевие сплави, що містять 9,0-10,7% Si, 5,0-6,3% А1 інше - Fe. Ці сплави мають достатньо високими магнітними властивостями і значною питомою електроопору (1-2 кОм * м). Питомий Електроопір їх помітно зростає зі збільшенням вмісту алюмінію. Ці сплави називаються альсіфером, пли сендастом. При виготовленні виробів з порошків зазначеного складу необхідно враховувати їх погані пресованої і формуемости. Для усунення цих недоліків до вихідних порошків додають до 1% пластмасового сполучного, яке повністю видаляється при подальшому спіканні. Пресують таку суміш при тиску 800 МПа, отримуючи міцні заготовки. Спікають заготовки в дві стадії: при 1050-1150 ° С протягом 0,5 год і при 1150 - 1300 ° С протягом 2 ч. Для підвищення щільності виробів за рахунок спікання при наявності рідкої фази в сплав додають фосфор. При цьому щільність досягає 6,5 г/см3, що відповідає пористості 12-13 '%, а магнітні властивості істотно поліпшуються. При введенні в вихідну суміш порошків фосфорвмісних лігатури також поліпшується їх пресованої, що дозволяє обходитися без сполучного чи мастила. Б ряді випадків замість пресування застосовують прокатку порошку в лепту, яку спікають у дві стадії в середовищі водню.

У табл. 55 наведені властивості деяких порошкових магнітно-м'яких матеріалів, що випускаються промисловістю

Таблиця 55. Властивості деяких порошкових магнітно-м'яких матеріалів

Материал, марка материала	Химический состав шихты, %					Плотность 7, г/см*	Удельное электросо­противление Р-10», Ом-м	Магнитные свойства в статических полях
	Fe	Si	Ni	Al	Другие элементы			Btftn	Яс , А/м	^таах, мГн/м
Железо ЖФ-1 Железокрем-ний Железоалю-миний 50Н 50Н 50НХС 72НД М78 «Сендаст» (спеченный прокат)	99 98 Основа То же —»— Основа То же —»— 14 22 84—86	2,0 4,0 4,5 6,0 9,0—10,0	50 50 50 72 78	12 1,3 5,0-6,3	Примеси 1,0 Р, примеси' 0,03 Р 0,03 Р 4,00 Сг 4,00 Си 14,0 Си	7,20—7,50 7,00—7,10 7,00 6,90 7,20—7,40 6,80 6,30—6,50 8,12 8,12 7,30 8,35 7,70	10,0 41,0 44,6 70,5 70,0 146,9 90,0—100,0 40,0 40,0 108,0 29,0	1,20—1,40 1,30—1,40 1,00 1,00 1,20—1,35 0,90 1,25—1,35 1,50—1,60 1,52—1,58 0,88—0,89 0,62—0,63 0,80—1,00	56,0—96,0 64,0—96,0 120,0 128,0 32,0—72,0 72,0 24,0—48,0 4,8—8,0 3,6—4,4 25,6 4,0 1,6—6,4 3,2—4,8	2,50—6,25 3,80—6,25 1,90 2,10 5,00—7,50 4,40 6,25—10,00 27,5—62,5 54,0—64,0 5,25—5,50 44,0—52,50 62,50—81,0 8,20

Магнітодіелектрики

До магнітодіелектрікам відносяться магнітні матеріали, що представляють конгломерат з дисперсних частинок фериту або ферромагнетика, які відділені один від одного в електричному і магнітному відношенні і механічно пов'язані діелектриком. Вони характеризуються стабільністю магнітної проникності, великою питомою електроопору, низькими втратами на вихрові струми і гістерезис. Це дозволяє використовувати їх в електро та радіотехнічних пристроях для виготовлення сердечників котушок, індуктивності і високочаственних трансформаторів, що працюють на частотах до сотень мегагерц. У той же час розімкнуться магнітна ланцюг не дозволяє отримувати високі значення індуктивності в матеріалі і, тим самим, обмежує сферу їх застосування слабкими нулями.

Як феромагнітною складової магнітодіелектріков застосовують порошки електролітичного або карбонільного заліза, легованого або лелегірованого пермаллоя, железокремнійалюмініевих і железонікелькобальтових сплавів, ферритов й інших феромагнітних матеріалів. Залежно від виду феромагнітною складової магнітодіелектрікі можуть бути м'якими або твердими.

Як діелектричної що становить магнітодіелектріков застосовують різні штучні органічні

смоли типу бакеліта, полістиролу, аміпопласта, казенна, шелак, епоксидні або поліефірні смоли, а також неорганічне сполучна-рідке скло. Діелектрик повинен забезпечувати срлошность ізолюючої плівки, міцність її втримання па частинках порошку, відсутність хімічної взаємодії з феромагнетиків. достатню міцність, щоб уникнути продавлювання плівки частками плівки металевого порошку і еластичність, що перешкоджає руйнуванню при деформації часток ферромагнетика, термостійкість у випадку роботи виробу при підвищених температурах.

Основні переваги магнітодіелектріков обумовлені можливістю отримання виробі складної форми з однорідними властивостями і точними розмірами, високими температурою і тимчасової стабільністю, На основі магнітодіелектріков випускають кільцеві, стрижневі, пластинчасті, трубчасті, III-подібні та броньові сердечники, а також сердечники складної конфігурації.

Основні принципи технології виробництва магнітодіелектріков з порошків зберігаються для всіх видів феромагнітних порошків. Прикладом може служити процес їх виробництва з карбонільного порошку заліза (схема 26). Висока чистота і сферична форма частинок карбонільного порошку жслеза дозволяють використовувати його без особливої підготовки. В окремих випадках, при підвищеному вмісті в ньому вуглецю і кисню, що виробляється отжиг його в середовищі водню. Сферична форма частини, сприяє отриманню на їх поверхні гладкою, рівною і міцною ізоляційної плівки діелектрика, усуває небезпечне і. розриву

плівки гострими краями часток і освіти межчастічного контакту. Застосовується карбонільної порошок заліза (ГОСТ 13610-79) двох класів: Р (марки Р-10, Р-20 і Р-300) --для котушок індуктивності радіоапаратури і Пс - для котушок індуктивності провідний апаратури та радіотехнічних індуктивних елементів для діапазону частот до 20 МГц. Оригінальний порошок дисперсністю 0,5-10 мкм підпер га ють попередньої ізоляції. Для цієї мети карбонільної порошок при безперервному перемішуванні. Заливають розчином рідкого скла в дистильована воді, до якого додають тальк і хромовий ангідрид (сумарна кількість діелектрика становить 1% маси порошку). Спочатку суміш перемішують при кімнатній температурі, потім при 100 до повного висихання і охолоджують до кімнатної температури. Попередню ізоляцію карбонільних та інших феромагнітних порошків (альсіфера, пермаллоя, електролітичного заліза) можна виконувати також ортофосфоріой кислотою (0,2%), яку у вигляді розчину в ацетоні заливають в змішувач з порошком і суміш перемішують при кімнатній температурі до повного видалення розчинника та створення на частинках фосфатної плівки, що утворюється при розкладанні кислоти. Для підвищення діелектричної і механічної міцності можна наносити кілька шарів ізоляції, піддаючи кожен шар, крім останнього, полімеризації.

Підготовлені таким чином порошки ферромагнетика змішують с. іншим кількістю твердого або рідкого діелектрика (бакелітових лак, рідке скло, полістирол, епоксидні смоли та ін.) У разі застосування в якості діелектрика твердої речовини змішування здійснюють в змішувачах при кімнатній температурі. При використанні рідких речовин змішування проводять у підігріваються змішувальних пристроях з метою випаровування розчинника та утворення міцної плівки на частинках порошку. Так, за використаний ні в якості діелектрика бакеліта в змішувач з попередньо оброблених порошком ферромагнетика заливають необхідну кількість бакелітовій лаку та 15 - -20% його обсягу етанолу. Після змішування і сушіння при температурі 90-100 ° С суміш протирають через сито. З приготовленої шихти пресують вироби при тиску 400 - 1000 MПа. У разі застосування термостійких діелектриків для зняття наклепа і, отже, поліпшення магнітних властивостей, вироби отжигают на повітрі при температурі 780 ° С протягом 4 ч. Для зменшення пористості спресовані і відпалений вироби просочують бакелітовимтовим лаком і піддають сушінню. Для магнітодіелектріков з низькими втратами на вихрові струми при відносно не високому значенні магнітної проникності сердечники пресують під тиском 1 - 2 ГПа. Надалі пресування піддають низькотемпературної термообробки при 120-180 ° О с метою полімеризації діелектричної складової, що призводить до зміцнення вироби. При використанні в якості діелектрика епоксидних смол ЕД 5 і ЕД6 полімеризація здійснюється при кімнатній температурі.

Часто операції пресування і полімеризації суміщають. Для цього магнітодіелектрікі пресують в підігріваються прес-формах. Деталі складної конфігурації виготовляють методом лиття під тиском або видавлювання прес порошки. Котрі три лиття під тиском застосовують різні типи ливарних машин.

Магнітодіелектрікі, виготовлені з альсіферових порошків. Для отримання вихідних дисперсних порошків лч mi) залізо-кремпійалюмпніевий сплав, званий мльенфером. н.щ еепдас-те, і представляє собою твердий розчин жел'-in (псион), алюмінію (5 - 11%) і кремнію (О-1!%), подрібнюю! у кульових або вібраційних млинах до отримання портик .- розміром частинок 1 -5 мкм (для магпнтодіелектрпкм, що працює) і діапазоні високих частот) або 40 - 100 мкм (для роботи пана, діапазоні низьких частот). Для зняття клоччям порошок отжігмч у вакуумі при 100 ° С.

Після попередньої обробки за технологією, описаною ви

ше, з вихідного порошку виготовляють вироби заданих форм і

розмірів. При цьому слід враховувати, що вследеіше високих

твердості і крихкості альсіферових порошків необхідно нрпме -

няти більш високі тиску пресування в пр <елмч Я0 () --

2000 МПа. Після пресування і термообробки еер.м-чнікп можна

додатково просочувати шелаком з метою розумний пня їх по

рістості.

Магнітна проникність сердечників з мльспф'Ч'м при розмірі зерен 40 100 мкм становить 10 00 МГІ / м Вони використовуються в котушках фільтрів багатоканальної телефонної <вязи (50 150 кГц), дроселях (0,5 -2 мГц), як броньованих сердечників , а також підстроєних сердечників короткоелнових котушок:

Магпітодіелектрікі з порошків пермаллоя. Котрі три виготовлення магнітодіелектртков в цьому випадку застосовують порошки нелегованого (78 -81% Ni; 19 -22% Fе) і легованого (81% Ni, 17% Fc; 2% Mo) пермаллоя дисперсності 20-140 mкм, отриманих дробленням литих сплавів з подальшим помелом. Для полегшення протікання процесу подрібнення злитків сплав при плавленні НЕ розкислють, в результаті чого залишилися оксиди охрупчивается його. Після розуміли отриманий порошок обпалюють прі, температурі 900 ° С, а що утворюється при цьому губку знову розмальовують. Подальші операції технології виготовлення виробів практично не відрізняються від описаних вище.

Магнітна проникність магнітодіелектріков з пермаллоя, становить 75-85 МГІ / м при розмірі зерен 5-25 мкм. Введення деякої кількості молібдену та інших металів (крім міді) сприяє підвищенню магнітної проникності і електроопору приблизно на 45-50%.

Сердечники з пермаллоя застосовують у котушках індуктивності в низькочастотної телефонної апаратури, в апаратурі багатоканальної телефонного зв'язку та у фільтрах. Сердечники з молібденового пермаллоя застосовують у котушках кварцових фільтрів, в апаратурі, що працює при тональних частотах, і у всіх випадках застосування звичайного пермаллоя.

Магнітодіелектрікі з електролітичного порошку заліза. Використаний у цьому випадку порошок заліза для згладжування поверхні частинок і надання їм сферичної форми піддаються обкатці у кульових млинах за наявності куль діаметром 15-20 мм. Іноді до порошку заліза додають гранульований цинк, що, заповнюючи мікронерівності на поверхні частинок заліза *? обволікає їх і, окислюючись, утворює первинну ізоляційну плівку. Потім частки покривають шаром шелаку, що наноситься з спиртового розчину, і пресують під тиском 900-1000 МПа. Спресовані сердечники піддають старінню протягом 72 годин при 100 ° С для стабілізації магнітної проникності.

Магнітно-тверді матеріали на основі порошків металів

До магнітно-твердих матеріалів, які також називаються постійними магнітами, відносяться матеріали, що володіють високими значеннями залишкової індукції, коерцитивної сили, магнітної енергії. Важливою характеристикою магнітно-твердих матеріалів є крива розмагнічування (рис. 68), що визначає величину магнітної енергії. Так, наприклад, в магніті, що має форму замкнутого кільця, після зняття зовнішнього поля зберігається максимальна залишкова індукція ВГ. При наявності в кільці повітряного зазору в останньому виникає розмагнічуються поле, яке знижує індукцію до значення Ва, тобто до. Залишкової індукції розімкнутому магніту. У цьому випадку магнітна енергія поля, що виникає в зазорі магніту, віднесена до одиниці об'єму, визначається за формулою

WA = bа На

8П

----

Максимальні значення її мають місце при поле HD і індукції Во, величини яких знаходяться між значеннями Н = Нс і н = 0; В = ВГ і В = 0 (див. ріс.68). Найбільш економічне використання магнітного матеріалу відповідає максимальної магнітної енергії.

Рис. 68. Крива розмагнічування та магнітної енергії постійних магнітів.

На практиці в деяких випадках в якості характеристики магнітних матеріалів може бути використана величина Вана, яка пропорційна магнітної енергії і має ту ж розмірність. У цьому випадку енергію Wa можна уявити площею прямокутника зі сторонами Вд і НА (див. рис. 68). Як випливає з вищевикладеного, магнітна енергія буде тим більше, чим вище залишкова індукція ВГ,

коерцитивної сила Нс і коефіцієнт опуклості у.

який для більшості використовуються в промисловості матеріалів лежить в межах 0,25-0,75. Якщо 7 = 0,25, то крива розмагнічування являє собою пряму лінію, а величину максимальної магнітної енергії можна визначити по рівнянню

Для отримання необхідних властивостей магнітно-тверді матеріали, як правило, повинні мати гетерогенну структуру, подібну структуру дисперсно-зміцнених матеріалів. У цьому випадку для отримання заданої структури до складу вихідної порошкової шихти вводять нерозчинні при спіканні компоненти або забезпечують виділення необхідних фаз при дисперсійної твердінні матеріалу в процесі його охолодження. При цьому вводиться компонент або виділяється фаза повинні бути немагнітних.

Сучасні спечені магнітно-тверді матеріали за складом можна розділити на три групи: 1) магніти з дисперсійних-твердіючих сплавів; 2) магніти з дисперсних порошків заліза і железокобальтового сплаву; 3) магніти з порошків сплавів на основі рідкоземельних елементів.

До першої групи належать магніти із сплавів, найбільш поширеними серед яких є сплави Fe-Ni-Al-Со, що випускаються в різних модифікаціях. До цієї ж групи належать порошкові сплави систем Сі-Ni-Со; Сі-Ni-Fe; Ag-Mn-Al; Fe-Co-Mo.

До другої групи належать магніти з дисперсних порошків заліза або железокобальтових сплавів з розміром часток, сумірним з розміром доменів.

До третьої групи відносяться магніти на основі сполук типу # еСо5.В цьому випадку в якості металу, що утворює з'єднання, використовують рідкоземельні елементи Y, La, Ce, Pr, Sm або їх сплави.

Магнітно-тверді матеріали на основі сплавів Fe-Ni-Al-Со. Найбільш широко для виготовлення постійних магнітів застосовують сплави на основі заліза з вмістом 20-33% Ni і 11 - 17% А1, які додатково можуть легованих і іншими елементами, такими як Со, Сі, Ti і ін Змінюючи склад сплавів і кількісне співвідношення елементів , що входять до їх складу, можна в широких межах регулювати магнітні властивості сплавів. Так, наприклад, збільшення в межах зазначених концентрацій вмісту Ni і А1 призводить до підвищення коерцитивної сили і зниження залишкової індукції. При цьому вплив Ni більш істотно, ніж А1.

Легування сплавів, що містять близько 23% Ni і 10-15% А1, міддю також сприяє підвищенню коерцитивної сили та залишкової індукції. При більшому вмісті нікелю вплив міді дещо інше. У цьому випадку при підвищенні коерцитивної сили залишкова індукція зменшується.

Коерцитивної сила також підвищується при легуванні сплавів кремнієм і титаном при введенні їх до 1%. Подальше збільшення вмісту титану приводить до зменшення опуклості кривої намагнічування. Позитивний вплив проявляється також у зв'язування вуглецю в стійкі карбіди. Домішка вільного вуглецю навіть в кількостях, що не перевищують 0,1%, значно знижує коерцитивної силу і магнітну індукцію.

Найбільш сприятливий вплив на магнітні властивості железонікельалюмініевих сплавів надає кобальт. При цьому вплив кобальту на магнітні властивості сплаву також суттєво залежить від вмісту нікелю та алюмінію. Так, при вмісті в сплаві 15 - ■ 19% Ni і 13% А1 кобальт викликає підвищення коерцитивної сили та зменшення залишкової індукції, а при вмісті 21% Ni обидві ці характеристики значно зростають.

Магнітно-тверді матеріали на основі сплавів Fe-Ni-Al в залежності від вмісту в них основних і легуючих компонентів носятназванія альна, альніко, магніко та ін

Рис.Діаграмма стану системи Fe-Ni-Al

Назви та склад найбільш поширених магнітно-твердих магнітних матеріалів наведені в табл.56

Материал			Химический		состав	шихты,	%	Плот­ность, г/см*	Магнитные свойства
Наименование	Марка	Fe	N1	AI	Со	Си	Другие эле­менты		Вт, Тл	#С)кА/м	вы, кДж/м*
Альни	ЮН ЮНД4	Основа То же	23,0 25,0	12,0 13,0	—	4,0	-	6,7—7,0 6,7—7,0	0,63—0,67 0,50—0,60	24—28 36—44	6—8 7—9
Альнико	юндкз ЮНДК12А ЮНДК12Б ЮНДК15	» » »	24,0 17,0 17,0 19,0	13,0 10,0 10,0 9,0	3,0 12,5 12,5 15,0	4,0 6,0 6,0 4,0	0,5(Ti+Zr)	6,7—7,0 6,8—7,1 6,8—7,1 6,8—7,1	0,52—0,62 0,55—0,65 0,60—0,70 0,65—0,75	44—52 40—48 44—52 40—48	8—10 9—11 9,4—11,4 10—12
Магнико	ЮНДК24Т1 ЮНДК23 ЮНДК34Т5А ЮНДК34Т5Б ЮНДК38Т7	» »	15,0 13,5 14,0 14,0 14,0	8,0 8,0 7,5 7,5 7,5	24,0 23,0 34,0 34,0 38,0	3,0 4,0 3,5 3,5 4,0	l.OTi 5,5Ti 5,5Ti 7,5 Ti	6,9—7,2 6,9—7,2 6,9—7,2 6,9—7,2 6,9—7,2	0,95—1,00 1,10—1,20 0,75—0,85 0,80—0,90 0,70—0,80	44—52 40—48 108 120—128 160	21-24 28—32 24—28 30—34 32—36
Кунифе Си — Ni — Fc И Си — Ni — Fe A		20 20	20,0 20,0	—		60 60	—	7,7 7,6—8,6	0,25—0,28 0,25—0,30	25,6—30,4 28—33,6	3,6—4,0 3,6—4,0
Кунико Си — Ni — Co 1 Си — Ni — Со 2		—	23,0 24,0	—	29,0 41,0	48,0 35,0	—	7,6—8,0 7,7	0,30—0,35 0,45—0,48	56—60 44	6—7 8—9
Кобальтоплати-новый.		—	—	—	23	—	77,0Pt	14,0— 15,0	0,45—0,80	320—400	25—64
Серебряномар-ганцевоалюми-ниевый		—	—	4,4	"■-	—	86,8Ag 8,8Mn	8,4—8,6	0,05—0,05	360—440	"-—
Железоко ба л ь-томолибденовый		12	—	—	17,0	—	71,0Mo	7,4	0,85—0,95	20—22,4	7,0—7,2

Крім складу, на властивості магнітно-твердих матеріалів також впливає їх структура. Всі сплави потрійний системи Fe-Ni-Al, діаграма стану якої при кімнатній температурі представлена па рис. 69, належать до групи дисперсійної-твердіючих. Згідно з діаграмою, найбільше практичне значення має область | 5 + Рг »в яку укладаються склади всіх сплавів, придатних для виготовлення постійних магнітів.

Максимального значення коерцитивної сила досягає лише при забезпеченні дисперсійного твердіння, яке можна виразити схемою

Охолоджуючи сплав з критичною швидкістю 180-300 град / хв з області р-твердого розчину, що забезпечують протікання послідовних процесів

та отримання фаз з критичною дисперсністю, що дозволяють досягти максимального значення коерцитивної сили. Тому для отримання максимальних магнітних властивостей розглянутих сплавів обов'язковим є їх термічна або термомагнітного обробка, що складається в гарт і відпустці. Загартування повинна забезпечувати велику швидкість охолодження, ніж це потрібно для фазових перетворень, а відпустка - випадання дисперсної фази. Режими термічної і термомагнітного обробки деяких магнітно-твердих сплавів наведено нижче.

Марка сплаву Режим

ЮНД4 Охолодження від температури 1250 ° С зі швидкістю

180-300 град / хв

ЮНДК15 Охолодження від 1280 ° С в магнітному полі напруженістю не менше 160 кА / м до 600 ° С зі швидкістю 50-200 град / хв. Відпустка: 620 ° С - 2 год, 590 ° С - 8 год

ЮНДК34Т5А Охолодження від 1280 ° С в магнітному полі напруженістю не менше 160 кА / м до 900 ° С зі швидкістю 200 град / хв і до 600 ° С зі швидкістю 25 град / хв. Відпустка: 610 ° С -5 год, 530 ° С -8 год, 560 ° С-12 год

ЮНДК38Т7 Охолодження від 1210 до 910 ° С зі швидкістю не

менше 250 град / хв, витримка в ізотермічної ванні при 830 ° С протягом 10-15 хв в магнітному полі напруженістю не менше 280 кА / м. Відпустка: 675 ° С - 0,5 год, 650 ° С -2 ч, 590 ° С-16 год, 550 ° С - 20 год

У якості вихідних компонентів для виготовлення магнітів на основі железонікельалюмініевих сплавів застосовують порошки чистих металів або сплавів, отриманих карбонільні або електролітичним методом, спільним відновленням оксидів, розпиленням рідких металів і сплавів, а також порошки феросплавів, отримані методом подрібнення.

При виготовленні постійних магнітів із сплавів Fe-Ni-Д1-Со принципово можливі три варіанти технологічної схеми: 1) змішування порошкоподібних складових сплаву у вигляді порошків чистих металів, пресування суміші та спікання виробів; 2) змішування порошків заліза, нікелю, кобальту, міді з порошками лігатури Al-Ni і Al-Fe, пресування і спікання; 3) подрібнення відходів литого сплаву необхідного складу з наступним пресуванням і спіканням.

Недоліком першого варіанту є наявність на частинках порошку алюмінію тонкої плівки оксиду алюмінію, що перешкоджає нормальному спікання. Внаслідок низької температури плавлення алюмінію (~ 660 ° С) і більш високої температури спікання, що забезпечує дифузію між всіма компонентами сплаву, алюміній довгий час перебуває в перегрітому стані, що призводить до його окислювання і Азотування газами, що містяться в захисному середовищі спікання. Останні процеси (окрім освіти немагнітних фаз) викликають втрати алюмінію, порушують хімічний склад, що негативно позначається на магнітних властивостях сплавів.

Другий варіант дозволяє усунути недоліки першого-\ окислюваність і низьку температуру плавлення порошку алюмінію. Це досягається введенням алюмінію у вигляді лігатур. Склад лігатури вибирають з таким розрахунком, щоб її температура плавлення перебувала в межах 1100-1200 ° С. Це полегшує процес диспергирування розплаву при отриманні порошків лігатури розпиленням і призводить до утворення рідкої фази при спіканні сплавів при температурі ~ 1300 ° С. Наявність рідкої фази, яка зникне в процесі спікання, сприяє активуванню процесу спікання і, отже, отриманню високощільних виробів. Зазвичай використовувана Fe-А1-лігатура містить 48-53% А1. Нікель-алюміній лігатура використовується рідше в зв'язку з більш високою температурою її плавлення. Розмір часток порошку лігатури повинен бути менше 60 мкм, оскільки більш високодисперсні частинки сильніше окислюються, що призводить до ослаблення магнітних властивостей на 20-40%. З цієї ж причини вміст домішок у лігатура не повинно перевищувати: С - 0,06%; Si - 0,20; А1203 - 0,20; Si02 - 0,06%.

Найбільш часто для виробництва магнітно-твердих матеріалів використовують карбонільні порошки заліза і нікелю. Застосування порошків зазначених металів, отриманих іншими методами, зумовлює зниження магнітних властивостей одержуваних матеріалів.

Відповідно до технологічної схеми виробництва магнітів із сплавів типу альніко (схема 27) порошок железоалюмініевой лігатури, отриманий розпиленням, а також порошки інших [компонентів змішують протягом 16-24 год у змішувачах будь-який | конструкції. Іноді для поліпшення пресованої одержуваної шихти до її складу перед змішуванням вводять 0,3-0,5% стеарат цинку, що є мастилом.

. Схема 27. Технологічна схема виробництва магнітів із сплавів типу Алніка

Вироби з отриманої шихти, в залежності від їх розмірів, пресують на механічних або гідравлічних пресах під тиском 1000-1600 МП а при двосторонній схемою пресування.

Спікають вироби в сталевих або керамічних контейнерах із застосуванням засипок. Як засипки використовують порошок ферроалюмінія, що містить 20-30% А1. Ця засипка інтенсивно взаємодіє з киснем і азотом середовища спікання, запобігаючи тим самим взаємодія з ними матеріалу виробу. Якщо є небезпека науглерожіванія виробів, до складу засипки вводять 15-18% Ti або його гідридах. Титан здатний зв'язувати вуглець у карбід титану. Спікання здійснюється в електричних печах опору з алундовим муфелей і молібденовим нагрівачем при температурі 1280-1350 ° С в середовищі осушеного і очищеного водню протягом 2-15 год залежно від складу і розмірів виробу. Зі збільшенням розмірів виробу та ускладненням його складу тривалість ізотермічної витримки зростає. Спікання матеріалів з високим вмістом титану проводять у вакуумі при температурі 1200-1300 ° С. Процес спікання відбувається за наявності рідкої фази, яка зникає, після чого утворюється однорідний твердий розчин у відповідності з діаграмою стану. Структура порошкових матеріалів і, як наслідок, їх властивості залежать від швидкості охолодження і наступної термообробки ^ яку проводять за режимами, наведеними вище.

За третього варіанту в якості вихідних матеріалів використовують відходи традиційних методів виробництва магнітів литтям з наступною механічною обробкою - ливарні відходи та стружку. У цьому випадку із зазначених відходів шляхом плавлення з наступним розпиленням отримують порошок магнітного сплаву, який і є вихідною сировиною для отримання магнітів методами порошкової металургії. Отриманий таким чином порошок має високу твердість, тому пресування заготовок із нього методами прямого пресування при кімнатній температурі утруднено. Більш доцільно застосовувати гаряче пресування в сталевих прес-формах при температурі 1100-1200 ° С в захисному середовищі. Отримані при цьому магнітно-тверді матеріали за властивостями значно поступаються матеріалами, отриманими по другому варіанту. Це обумовлено тим, що в процесі отримання вихідного порошку розпиленням розплаву, а також при гарячому пресуванні матеріал частково окислюється і, як було зазначено вище, його магнітні властивості погіршуються.

У зв'язку з викладеним третій варіант виготовлення магнітів не знаходить широкого застосування. Початкове ж сировина, яка використовується в цьому випадку, доцільно застосовувати після відповідної очищення і подрібнення як лігатури, вводячи її до складу шихти при виробництві магнітів по другому варіанту.

Для отримання високо щільних магнітів із сплавів альніко і магніко (див. табл. 56) можна застосовувати також метод динамічного гарячого пресування (ДГП). Так, наприклад, при виробництві, магнітів із сплавів ЮНДК 24 вихідну шихту пресують при кімнатній температурі у брикети, які потім нагрівають до температури 1200 ° С і ущільнюють з високою швидкістю у відповідності із застосовуваним методом. За рахунок високої пластичності при температурах ДГП одержують вироби з щільністю 7,14-7,16 г/см3 і магнітними параметрами: ВГ = 1,12 ... 1,18 Тл; # с = 44 ... 48 кА / м; "HW = 14...16кДж/м3.

Застосування методів порошкової металургії у виробництві постійних магнітів з железонікельалюмініевих сплавів дозволяє вдосконалювати процес з'єднання магніту з полюсних наконечником за рахунок їх спільного пресування і спікання. Для цього при пресуванні порожнину матриці поділяють спеціальною вставкою на окремі сектори, заповнюють їх відповідними порошками, витягають вставку і після цього здійснюють процес пресування. Під час подальшого спікання відбувається дифузійне взаємодію матеріалу магніту і залізного наконечника з утворенням якісного контакту.

Магнітно-тверді матеріали на основі високодисперсних порошків заліза. Магнітно-тверді матеріали цієї групи являють собою композиції з високодисперсних порошків заліза або железокобальтового сплаву з розміром частинок, що наближаються за розмірами до доменів (<5 мкм) з немагнітних сполучною, в якості якого використовують легкоплавкі метали та сплави (наприклад, свинець), полімери або оксиди.

Частинки ферромагнетика в цих матеріалах в залежності від способу отримання можуть бути як равнооснимі, так і видовженими (довжиною 100 нм і перетином 10-20 нм).

Равноосние дисперсні порошки заліза з розміром частинок 0,05-0,5 мкм отримують відновленням Форміат заліза воднем.

Равноосние і неравноосние частки дисперсних порошків заліза і железокобальтових сплавів отримують електролізом з електролітів відповідного складу при подачі на електроди імпульсного струму від спеціального генератора. При отриманні порошків заліза електроліз ведуть з хлоридних електролітів концентрацією 5 - 50 г / л РеС12-4НгО при рН = 3 і температурі 16 ± 1 ° С. Верхнім шаром ванни служить 0,5%-й розчин олеїнової кислоти в толуолі. На ванну подається струм з тривалістю імпульсу 0,2-3 мс. Катодна щільність струму змінюється від 5 до 100 А/дм2. Вихід високодисперсного заліза по струму в момент подачі імпульсу становить 80-95%. Максимальний вихід по струму спостерігається при концентрації електроліту 25 г / л РеСЬ ^ НДО.

У двошаровою ванні при використанні обертового катода середня тривалість зростання часток складає 0,1-1 с. При цьому дисперсність частинок (довжина центрального остову) дорівнює 0,6 - 0,8 мкм. Форма дисперсних частинок заліза залежить від концентрації електроліту і тривалості імпульсу. При малих тривалості імпульсу і концентрації електроліту утворюються безформні пухкі частинки. Зі збільшенням тривалості імпульсу і концентрації електроліту частинки заліза осідають у вигляді дендрітов.

Однодоменние порошки заліза і железокобальтового сплаву отримують також електролізом з водних розчинів солей осадженням на ртутному катоді. Утвориться при цьому, амальгаму заліза або заліза і кобальту піддають старіння, в результаті чого феромагнітні частинки ростуть в основному в поздовжньому напрямку. Потім у амальгаму вводять сполучний метал (олово або свинець) і під тиском в магнітному полі віджимають частина ртуті, а феромагнітні частки при цьому вибудовуються уздовж силових ліній магнітного поля. Залишилося кількість ртуті видаляють вакуумної дистиляцією при нагріванні, а отриманий продукт подріб! Ють До отримання конгломератів розміром 10 мкм. Отримані [високодисперсні порошки заліза або сплавів Fe-Со змішують Iс немагнітних сполучною і з отриманої суміші пресують вироби при тиску 800-1000 МПа. Спресовані вироби додатково просочують спиртовим розчином бакеліта і нагрівають для його полімеризації. При використанні в якості сполучного легкоплавких металів спресовані вироби перед просоченням отжигают

в середовищі водню або у вакуумі при 300 ° С з метою підвищення залишкової індукції і міцності магнітів.

Введення в якості немагнітного сполучного в порошок заліза або железокобальтового сплаву оксидів кальцію, магнію, барію, натрію, алюмінію в кількості 1-3% приводить до значного підвищення коерцитивної сили. Так, при додаванні до порошку заліза 1,7% СаО коерцитивної сила підвищується з 28,8 до 64 кА / м, а 3% СаО - до 69,6 кА / м, при додаванні 7% СаО до порошку железокобальтового сплаву, що містить 30 % Со, коерцитивної сила магнітного матеріалу підвищується до 80 кА / м.

Для виготовлення постійних магнітів також застосовують тонкі порошки марганцово-вісмутових сплавів, що містять 18,4% Мп, 81,6 Bi, які одержують сплавом компонентів на повітрі або в середовищі гелію з наступним помелом отриманих злитків за наявності бензолу або гелію до отримання частинок розміром 3 -7 мкм. Після помелу порошок піддається магнітної сепарації для відділення немагнітному фракції. З отриманого порошку при температурі 280 ° С і тиску 130 МПа в магнітному полі напруженістю 880 кА / м, направленому вздовж осі пресування, пресують вироби, які мають високі коерцитивної силою (320кА / м) і магнітною енергією (32кДж/м3). Однак ці властивості марганцово-вісмутових магнітів швидко погіршуються, особливо з пониженням температури, і для їх відновлення потрібно повторне намагнічування. Остання обмежує застосування таких матеріалів.

У цілому переваги магнітів, виготовлених з дисперсних порошків, обумовлені:

можливістю отримання різних кривих розмагнічування шляхом регулювання розташування блоків однодоменних часток і, отже, отримання широкого набору магнітних властивостей в результаті застосування одного технологічного процесу;

досить вузькими механічними допусками (до 0,1% від розміру), що дозволяють точно розташовувати виїмки і отвори і легко сполучати магніт з іншими елементами магнітної системи;

високою магнітною однорідністю, що дозволяє в ряді пристроїв виключити полюсні наконечники;

малим розкидом параметрів в партії магнітів, що значно полегшує підгонку властивостей магнітних систем приладів;

дуже малими температурними коефіцієнтами залишкової індукції і коерцитивної сили (0,008% / К), обумовленими температурним коефіцієнтом індукції;

- Низькою щільністю (3,5-5,0 г/см3) при використанні поли

мірного сполучного, що обумовлює невелику масу магнітних систем;

-Високим виходом придатних магнітів (98,0-99,5%) •

Магнітно-тверді матеріали на основі платінокобальтових сплавів і інтерметалевих сполук кобальту з рідкоземельними елементами (РЗЕ). Одним з основних напрямків сучасної автоматики й електроніки є мініатюризація, що полягає в розробці оптимальних пристроїв при їх мінімальних обсязі і масі. Для отримання сильних магнітів малого розміру необхідні магнітно-тверді матеріали з найбільшими коерцитивної силою і питомою магнітною енергією. Такими матеріалами є платінокобальтовие сплави і інтерметалевих з'єднання кобальту з рідкоземельними металами - церієм, Самарі, празеодімом, лантаном, ітрієм типу РЗЕхСоуМе2 (РЗЕ-одна або сукупність рідкоземельних металів; Me - інші метали; х, у, z - масові частки компонентів в атомних

одиницях).

Магнітно-тверді матеріали з найбільшими коерцитивної силою і питомою магнітною енергією отримують на основі інтерметалевих сполук і сплавів різних хімічних розчинів. Спільним для них є наявність атомів металів з великою різницею порядкових номерів, наприклад 78 (Pt) і 27 (З), 62 (Sm) і 27 (З), сильне розходження в електронному будову атомів, а також значна різниця в розмірі атомних радіусів компонентів . Так, у платінокобальтових сплавах різниця в розмірі атомних радіусів компонентів становить 0,138 - 0,125 = 0,013 нм, а у сполуках рідкісноземельних елементів з кобальтом -0,18 - 0,125 = 0,055 нм. Платінокобальтовие сплави з оптимальними магнітними властивостями мають хімічний склад, близький до стехіометричної Pt-Со, або 77% Pt і 23% Со.

Порошкові магніти на основі сплавів Pt-Со характеризуються високими значеннями пластичності, коерцитивної сили (320 кА / м) і магнітної енергії (32 кДж/м3). Використовуються у вигляді тонких пластин масою кілька міліграмів у вібраційних гальванометра та інших точних приладах. Для отримання магнітів порошки платини (99,9% Pt) і кобальту (ПК-1 по ГОСТ 9721-71) до часток розміром не більше 60 мкм в кількості 76,8 ± 0,5 Pt, 23,2 + 0,5% Зі змішують в Вибро протягом 1,5 ч. З отриманої суміші при тиску 0,8 ГПа пресують вироби заданих форми і розмірів, які спікають у вакуумі при 0,1 МПа і температурі 1350 ° С протягом 20 хв. Після спікання виробів піддають перший допрессовке під тиском 0,8 ГПа, потім повторно спікають у вакуумі при 1400 ° С протягом 15 хв і допрессовивают під тиском 1,0-1,1 ГПа. Остаточне спікання виробів здійснюють у вакуумі при температурі 1400 ° С протягом 15 хв.і допрессовивают під тиском 1,0-1,1 ГПа. Остаточне спікання виробів здійснюють у вакуумі при температурі 1400 ° С протягом 15 хв. Спечені вироби отжигают в середовищі аргону при температурі 1000 ° С протягом 2-3 год, проводять їх ізотермічну загартування в соляній ванні при температурі 600 ° С, витримці 45 хв і охолоджують на повітрі до кімнатної температури. Застосування таких магнітів обмежена високою вартістю платини. Хімічні склади інтерметалевих сполук рідкоземельних елементів з кобальтом та іншими металами більш різноманітні. Найбільш характерними є з'єднання РЗЕ2С07, РЗЕС05 і РЗЕ2С017, що володіють максимальними величинами констант магнітної кристалічної анізотропії (полів анізотропії) і значними величинами мимовільної намагніченості. Більшість інтерметалевих сполук кобальту з рідкоземельними елементами має величезну (~ Ю-3) Магнітострикція. Сприятливе поєднання-великих величин магніто-стрікціі, магнітній кристалічної анізотропії і мимовільної намагніченості цих сполук дозволило створити магнітно-тверді матеріали з найбільшими коерцитивної силою і питомою магнітною енергією.

Сполуки рідкісноземельних елементів з кобальтом типу РЗЕСоб (де РЗЕ - Sm, Pr, Gd, Се, церіевий мішметалл та ін або їх суміш, завдяки високій кристалографічної анізотропії, володіють магнітною енергією '-120-160 кДж/м3 і вище. Ці сплави можуть містити від 6 до 9 інтерметалевих з'єднань. Деякі з них, наприклад РЗЕС05, мають область гомогенності, ширина якої поблизу точки плавлення становить кілька атомних відсотків, а при кімнатній температурі ця область дуже вузькою. Зі збільшенням вмісту кобальту в сплавах їх температура Кюрі підвищується, змінюючись в середньому для сплавів всіх РЗЕ від 300 до 900 ° С. Для фази РЗЕСо5 характерно ідеальне поєднання високих значень температури Кюрі, намагніченості насичення і сильної анізотропії з одним переважним напрямком уздовж довгої осі. Кращими матеріалами для виготовлення постійних магнітів є інтерметаліди SmCos, РгСоб і Еп'Рп -жСоб (при л; <Л). Для виготовлення магнітів на основі інтерметалідів рідкоземельних елементів з кобальтом застосовуються їх порошки високого ступеня чистоти (99,99%). Порошок сплавів отримують двома методами: спільним відновленням оксидів кобальту і рідкоземельних елементів парами кальцію або подрібненням сплавів рідкісноземельних елементів з кобальтом, отриманих спрямованої кристалізацією розплаву. При отриманні порошків сплавів спільним відновленням оксидів використовують оксиди РЗЕ із середнім розміром часток, що не перевищує 1.0 мкм, порошки металевого кобальту або оксиду кобальту приблизно такого ж розміру. Після змішування компонентів у змішувачі будь-якої конструкції або в кульовий млин з малим завантаженням куль шіхтувосстанавлівают парами кальцію при температурі 1000 ° С.

Для отримання порошків інтерметалідів рідкоземельних елементів з кобальтом по другому методу виплавляють сплав відповідного складу і подрібнюють його в порошок. Виготовлення сплаву типу РЗЕ - Зі заданих складу і структури ускладнюється великою хімічною активністю РЗЕ. Оксиди РЗЕ володіють великою негативною теплотою освіти, тому вони взаємодіють з оксидами вогнетривких матеріалів. При нетривалих і невеликих плавках застосовують тиглі з AI2O3. РЗЕ мають також великий летючістю, тому сплави РЗЕ - Зі виплавляють в інертному середовищі агроном або гелію в індукційних тигельних, а також дугових електропечах.

При отриманні заданої кристалічної структури, головним чином однофазного, необхідно враховувати, що сплави РЗЕ - Зі утворюються по перітектіческім реакцій, тобто за допомогою взаємодії рідкого розплаву з фазою РЗЕ2С017. При повільному охолодженні такого розплаву утворюються дві фази: РЗЕС05 і РЗЕ2С017. Для отримання однофазного сплаву необхідно створити умови розливання і кристалізації розплаву з певною швидкістю. Якщо швидкість охолодження поблизу температур плавлення недостатня, то, оскільки інтервали гомогенності сплавів вузькі, крім основної, виникають побічні структурні фази. Так, у сплавах з хімічним складом SmCos такий фазою є фаза Sir ^ Con. Для покращення однорідності структури кристалізацію розплаву проводять в умовах дуже повільного охолодження, а за наявності ліквації застосовують багатогодинний отжиг при температурі, на 50-100 ° С нижче температури перітектіческой реакції. При цьому гомогенізований отжиг у вакуумі недопустимий, оскільки Самарій дуже летючі, а застосовують інертну середу (аргон) і контейнери з танталу, хімічно інертного по відношенню до РЗЕ.

Отримані злитки після дроблення подрібнюють у кульових млинах в ацетоні, толуолі або середовищі інертного газу до отримання порошку з розміром частинок 5-20 мкм. При розуміли використовують кулі діаметром 5 і 3 мм при їх масовому співвідношенні 1: 2. При цьому на 1 кг розмелюють матеріалу в млин завантажують 2,5 кг куль і 0,8 л толуолу. Процес подрібнення зазвичай триває 0,15-0,30 ч. При розуміли сплавів може наступити так званий перемолу, тобто надмірне подрібнення, яке супроводжується високою концентрацією поверхневих дефектів решітки, порушенням місцевої кристалічної симетрії, погіршенням анізотропії. Виникнення цих явищ може бути, обумовлено також високими мікронапряженіямі, викликаними наклепом. Все це приводить до зародження в сплаві мікрообластей зворотного намагніченості, тобто розмагнічуються областей. Внаслідок цього намагніченість насичення / s сплаву зменшується, а одночасно з нею, відповідно до рівняння (В #) тах = 4: л; Я,. Знижується і магнітна енергія. Тому існують оптимальні розміри частинок, що забезпечують максимальні магнітні властивості виробів, посилити які можна заліковуванням дефектів на поверхні частинок порошку шляхом розчинення сильно деформованого поверхневого шару в розбавленому розчині кислоти або солі з одночасним осадженням на поверхні частинок немагнітного металу (наприклад, цинку), атоми якого завдяки поверхневої дифузії заліковують дефекти. Потім порошок інтерметаліди або суміш порошків інтерметалідів, що відрізняються один від (друга змістом кобальту, наприклад SmCos і Sit ^ Co, обробляють у зовнішньому магнітному полі напруженістю 2,0 - [2,4 мА / м для отримання магнітної текстури і пресують з додатком магнітного поля такий же напруженості безпосередньо И момент пресування. Пресування порошку в магнітному полі необхідно для отримання виробів високої щільності з максимальною (близькою до 100%) магнітною текстурою. Іноді вироби пресують в еластичних оболонках з додатком магнітного поля або в прес-формах при. тиску 0, 5 ГПа з наступною допрессовкой заготовки щільністю 60-70% теоретичної у гідростат при 2 ГПа. Можливо також застосування одноразового (650-700 МП а) або подвійного гідростатичного пресування при тиску 2 ГПа, що забезпечує відносну щільність пресування 97-98%. Вироби, отримані одним з описаних методів, піддають твердофазного спікання в інертному середовищі (аргон, гелій) при температурі 1000-1100 ° С і ізотермічної витримці протягом 1 год, що дозволяє отримати магніти з щільністю, близькою до теоретичної. Добавка до порошку сплаву SmCos незначної кількості гідридах цього ж металу (самарію) підвищує якість магнітів завдяки зв'язування кисню воднем, що виділяється при дисоціації гідридах самарію, і видалення його у вигляді водяної пари в процесі нагрівання при спіканні.

Постійні магніти на основі інтерметалідів РЗЕ - Зі типу РЗЕС05 отримують також рідиннофазної спіканням. З цією метою сплав SmCos стехіометричного складу подрібнюють в струменевого млині в середовищі азоту до отримання частинок розмірі 6-8 мкм, до порошку додають порошок сплаву, збагаченого самара (40% Со, 60% Sm), з таким розрахунком, щоб зміст Зі в суміші сягало 63%, і змішують. Отриману шихту завантажують у еластичні оболонки і орієнтують частинки в магнітному полі напруженістю 4,8-8,0 мА / м. Після вакуумування порошку оболонки обжимають в гідростат при тиску 1380 МПа. Витягнуті з оболонок спресовані заготовки спікають в електричних печах в середовищі аргону при температурі 1100 ° С протягом 0,5 ч. При температурі спікання частки збагаченого Самарією сплаву розплавляються і утворюється рідка фаза активує процес спікання. При цьому в основному за рахунок перегрупування часток під дією рідкої фази виходить практично беспорістий матеріал. '

Метод рідиннофазної спікання застосовують також для отримання магнітів з потрійних сплавів Smo.s-Рго.5-С05, Smo ,5-Ceo. S-СО5,. Smo ,5-MM0l5-C05 (де MM - мішметалл). Завдяки високій магнітної енергії (0,256-0,290 МДж / м), магнітно-тверді матеріали на основі інтерметалідів кобальту з РЗЕ ефективно використовуються в якості постійних магнітів в двигунах і генераторах постійного струму, мікрохвильових пристроях, в приладах для авіації та космічної техніки та ряді інших областей .

Основні магнітні властивості таких магнітно-твердих матеріалів, відповідно до ГОСТ 21559-76, повинні відповідати величинам, наведеним у табл. 57.

Марка стали	Содержание элементов, %			Магнитные свойства, не ме­нее
	Sm	Sm+Pr	Со	Вг, Тл	Я , кА/м	вн, кДж/м3
КС37 КС37А КСП37 КСП37А	36,0—38,5 36,0—38,5 0 0	0 0 36,0—38,5 36,0—38,5	Основа То же » »	0,77 0,82 0,85 0,90	130 100 80 64	22 26 26 29