3. Порошковые магнитотвердые материалы

Сплавы системы Ге - № - А1 получают спеканием порошков металлов при 1300 °С в атмосфере аргона или иной защитной атмосфере. Для обес­печения высоких значений В_т и <д_тах сплавы не должны быть пористыми. Порошки используют мелкодисперсные и желательно неравноосные. Маг­нитные свойства порошковых сплавов (после тех же видов термической и термомагнитной обработки, которые применяют и для литых сплавов) приведены в табл. 16.10. Такие сплавы используют для мелких и точных по размеру магнитов. По составу порошковые сплавы близки к литым, но по магнитным свойствам несколько уступают им.

Таблица 16.10. Магнитные свойства порошковых сплавов системы Ее-№-А1 для изготовления магнитов

Марка сплава	^шах} кДж/м3	Нс, кА/м	Вг, Тл	Магнитная анизотропия
ММК1	3	24	0,6	Нет
ММК6	5	44	0,65	»
ММК7	10,5	44	0,95	Есть
ММК11	16	118	0,7	»

Рис. 16.19. Кривые размагничи­вания ферритов:

1 - порошки сферической формы; 2 порошки неравноосные, прессованные в магнитном поле

Магнитотвердые ферриты также получают спеканием порошков ок­сидов ГеО, ВаО, СоО. По своим магнитным свойствам (о;_тах и особенно В_т) они уступают литым сплавам, однако, будучи диэлектриками, могут использоваться как постоянные магниты в высокочастотных магнитных полях без тепловых потерь. Значение 11_с у ферритов значительно выше, чем у литых сплавов. Это результат наличия в структуре однодоменных неравноосных частиц оксидов (рис. 16.19). Свойства некоторых ферритов бария и кобальта приведены в табл. 16.11.

Таблица 16.11. Магнитные свойства бариевых и кобальтовых ферритов для изготовления магнитов

Марка	Химическая	Магнитная	^шах 1	В с в	Нсм	Вг,
феррита	формула	анизотропия	кДж/м3	кА/м		Тл
6БИ240	Иа0-6Ге203	Нет	3	125	240	0,19
28БЛ190		Есть	14	185	190	0,39
10КЛ165	СоО-бРсаОз	»	5	143	165	0,23
14КЛ135		»	7,15	127	135	0,28

Число, стоящее в марке на первом месте, определяет значение (В_х //_х)_гпах — 2ду_пах; буквы Б и К указывают металл в оксиде; буквы И и А соответственно означаю!' изотропный или анизотропный феррит. Трехзначпое число в конце марки равно коэрцитивной силе 11 _сд/, опреде­ленной по намагниченности М.

Высокое значение коэрцитивной силы Н_СМ> определенной по намаг­ниченности А/, у бариевых ферритов связано с большой константой ани­зотропии К и анизотропией формы порошков. Диаметр однодоменной ча­стицы у ферритов бария составляет 1,5 мкм, что позволяет придавать им некоторую перавноосность. Такие ферриты имеют высокую струк­турную и магнитную стабильность. Прессование порошков в магнитном ноле делает ферриты анизотропными, так как векторы намагниченности ориен тируются вдоль ноля.

Кобальтовые ферриты уступают бариевым в значении константы анизотропии. Кроме того, диаметр однодоменной частицы в них очень мал — 0,1 мкм, что осложняет их получение, в особенности, в неравно­осной форме. Промышленные анизотропные кобальтовые ферриты усту­пают по магнитным свойствам бариевым ферритам. Достоинством их является большая температурная стабильность.

Магниты также изготовляют из кристаллов промежуточных фаз ред­коземельных металлов с кобальтом, состав которых отвечает формулам ДС05 и Д2С017, где К — редкоземельный металл (самарий 8т, празеодим Рг, иттрий У).

Технология изготовления магнитов из соединений с редкоземельными металлами является сложной, но это единственный путь достижения ис­ключительно больших значений магнитной энергии: от 55 - 72,5кДж/м³ для материалов на основе сплавов системы 8т-Со и до 250 - 400 кДж/м³ для материалов на основе соединения Кс^Ге^В. Это достигается пере­работкой порошков, частицы которых являются монокристаллическими и имеют размеры, близкие к критическому размеру домена (~ 3 — 10 мкм). Для получения таких порошков сплавы подвергают тонкому размолу. Прессование магнитов из порошков осуществляют в магнитном поле для получения магнитной текстуры. Последующее спекание прессовок в ваку­уме или инертном газе имеет целью повышение прочности и плотности. Спеченные прессовки отжигают по специальным режимам, чтобы оконча­тельно завершить формирование комплекса магнитных свойств.

Совершенствование технологии производства порошка из сплава Кс^Ге^В с использованием быстрой закалки расплава (г> = 10⁶ °С/с) позволило получить частицы удлиненной формы длиной до 200 мкм. Горячее компактирование порошка обеспечило высокую плотность ма­териала и одновременно создало в нем кристаллографическую тексту­ру. По этой технологии изготовлены магниты с ш_тах = 400кДж/м³, В_т = 1,05 ... 1,35 Тл и Н_с = 800 ... 1000 кА/м. Дополнительное легирова­ние сплавов типа Кс^Пе^В такими элементами, как Оу, Сс1, Со, А1, Мп, используют для расширения диапазона значений магнитных характери­стик и повышения их стабильности.

Ниже приведены значения константы анизотропии К, намагниченно­сти насыщения М₅ при 20 °С и расчетные значения коэрцитивной силы ^ИсМ-

К

8Ш2С017	8тСо5	РгСо5	УСо5
3,5	8-11	6,9- 1,0	5,5
1,1	0,97	1,2	1,06
6,4	17-23	12- 17	10

, МДж/м³ М₅, Тл . . Н_см, МА/м

Видно, что значение К у таких фаз на два порядка больше, чем у же­леза. Это дает основание считать, что процесс размагничивания идет в результате вращения векторов намагничивания и Я_сд/ определяется кри­сталлографической анизотропией. Названные соединения редкоземельных металлов с кобальтом имеют кристаллические решетки с пониженной сим­метрией (гексагональная или тетрагональная), что и определяет большие значения К и #_сд/.

М

Рис. 16.20. Кривые размагничи­вания анизотропного сплава из редкоземельных металлов

Значения коэрцитивной силы Н₁

М таких сплавов на порядок меньше расчетных, но выше, чем у ба­риевых и кобальтовых ферритов в 4 - 5 раз. Кривые размагни­чивания опытного анизотропного сплава из редкоземельных метал­лов (рис. 16.20) показывают значе­ния Н_сМ и #_с#, равные 1320 и 808кА/м соответственно при Штах = 104 кДж/м³.

агнитные характеристики серийных сплавов редкоземельных ме­таллов приведены в табл. 16.12.

Таблица 16.12. Магнитные свойства спеченных сплавов на основе редкоземельных металлов (ГОСТ 21559—76)

Марка сплава	Химический состав, %	^тах) кДж/м3	НсВ	НсМ	вг, Тл
			кА/м
КС37	378т; бЗСо	55	540	1300	0,77
КС37А	378т; бЗСо	65	560	1000	0,82
КСП37	З7(8т+Рг); бЗСо	65	520	800	0,85
КСП37А	З7(8т+Рг); бЗСо	72,5	500	640	0,9