2 Раздел 18)Классификация магнитотвердых материалов

Магнитотвердые материалы – это материалы для постоянных магнитов, использующихся в электродвигателях и других электротехнических устройствах, в которых требуется постоянное магнитное поле.

МАГНИТОТВЕРДЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ (магнитожесткие материалы), магнитные материалы, характеризующиеся высокими значениями коэрцитивной силы H_c. Качество магнитотвердых материалов характеризуют также значения остаточной магнитной индукции B_r, максимальной магнитной энергии, отдаваемой материалом в пространство W_m и коэффициента выпуклости. Материалы также должны иметь высокую временную и температурную стабильность перечисленных параметров и удовлетворительные прочность и пластичность.

По составу и способу получения магнитотвердые материалы подразделяются на легированные стали, закаленные на мартенсит, литые высококоэрцитивные сплавы, порошковые магнитотвердые материалы, магнитотвердые ферриты, пластически деформируемые сплавы, сплавы для магнитных носителей информации.

Легированные стали, закаленные на мартенсит

По составу это высокоуглеродистые стали, легированные W, Mo, Cr или Co. Эти стали сравнительно дешевы и допускают обработку на металлорежущих станках. Но применение мартенситных сталей вследствие низких магнитных свойств ограничено. Высокая коэрцитивная сила у этих материалов достигается в результате максимального деформирования кристаллической решетки.

2 Раздел 19)Легированные мартенситные стали

Легирование высокоуглеродистых сталей W, Мо, Сr или Со и последующая термообработка для создания мартенситной структуры приводят к возникновению большого количества внутренних напряжений, дислокаций и других дефектов, из-за этого происходит максимальное деформирование кристаллической решетки и повышается Hc материала.

Обладают низкими магнитными свойствами, но сравнительно дешевы и допускают механическую обработку на металлорежущих станках. Величина Br ≥0,8—1,0 Тл, Hc ³ ≥7,16—12 кА/м, Wм =1—4 кДж/м3 . Для получения гарантируемых магнитных свойств мартенситные стали подвергают термообработке, специфичной для каждой марки стали, и пятичасовой структурной стабилизации в кипящей воде. Применение мартенситных сталей вследствие их низких магнитных свойств в настоящее время ограничено. Их используют только в наименее ответственных местах.

ВОЗМОЖНО НЕ ОТНОСИТСЯ К ОСНОВНОЙ ТЕМЕ!

Сплавы на основе железа - никеля – алюминия.

Это тройные сплавы системы Fe—Al—Ni. Высококоэрцитивное состояние этих сплавов достигается при концентрации никеля 20—33% и алюминия 11—17%. Применяют в основном легированные Cu и Co. Высококобальтовые сплавы с содержанием Со более 15% используют обычно с магнитной и кристаллической текстурой. Намагничивание этих сплавов происходит главным образом за счет процессов вращения векторов намагничивания. Эти сплавы отличаются высокой твердостью и хрупкостью, поэтому магниты из них изготавливают методом литья. Обрабатываются шлифовкой, в том числе с применением алмазного инструмента, ультразвука и др.

Маркировка буквы Ю и Н, означают алюминий и никель соответственно, затем идут буквы легирующих элементов: Д — медь, К — кобальт, С — кремний, Т — титан, Б — ниобий. После буквы идет цифра, указывающая % содержание данного элемента. Буква А означает столбчатую кристаллическую структуру; АА — монокристаллическую структуру.

Легирование кобальтом приводит к увеличению, Bs Hc и коэффициента выпуклости. Легирование медью способствует увеличению при этом улучшаются механические свойства, но падает. Br Магнитные характеристики: Br ³ 0,5 -1,4 Тл, Hc ³ 36 -110 кА/м, W ³ 3,6 - 32 кДж/м³ . Магнитные характеристики для монокристаллических образцов Br ≥0,7—1,05 Тл, Hc ≥110–145 кА/м, Wм ≥ 18–40 кДж/м³.

Для улучшения магнитных свойств эти сплавы подвергают направленной кристаллизации, проводимой при особых условиях охлаждения, при этом образуется микроструктура в виде ориентированных столбчатых кристаллов и улучшаются все магнитные характеристики; магнитная энергия Wм увеличивается на 60—70% по сравнению с обычной кристаллизацией и достигает 40 кДж/м3.

Самые дешевые бескобальтовые сплавы ЮНД и другие, но магнитные свойства у них относительно низки. ЮНДК-15 и ЮНДК-18 магнитноизотропные сплавы с относительно высокими магнитными свойствами. Сплавы ЮНДК- 24 имеют высокие магнитные свойства в направлении магнитной текстуры, полученной при термомагнитной обработке. ЮНДК-35Т5БА обладают наибольшей энергией Wmax =35–40 кДж/м3 и их можно использовать для изготовления малогабаритных магнитов. ЮНДК-40Т8 — титанистый сплав, применяемый в сильно.