4.15. Магнитотвердые материалы

Тема 1. Сплавы на основе железа. Тема 2. Металлокерамические магниты Тема 3. Магнитотвердые ферриты Тема 4. Сплавы на основе редкоземельных металлов (рзм)

Применяются в основном для изготовления постоянных магнитов многих устройств в электро- и радиотехнике, автоматике, приборостроении, электронике. По сравнению с электромагнитами постоянного тока имеют ряд преимуществ, главные из которых—повышенная работоспособность, экономия материалов и потребления энергии, экономическая и техническая выгода применения.

Для получения высокой коэрцитивной силы в магнитных материалах, кроме выбора химического состава используют технологии, оптимизирующие кристаллическую структуру и затрудняющие процесс перемагничивания—это закалка сталей на мартенсит, дисперсионное твердение сплавов, создание высоких внутренних механических напряжений, посторонних включений или высокой магнитострикции и др. В результате затрудняются процессы смещения доменных границ. У высококоэрцитивных сплавов магнитная текстура создается путем их охлаждения в сильном магнитном поле.

4.15.1. Сплавы на основе железа—никеля—алюминия

Сплавы на основе железа применяют в основном легированные медью и кобальтом. Высококобальтовые сплавы с содержанием кобальта 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 изготовляются методом литья, обрабатываются шлифовкой, в том числе с применением алмазного инструмента, ультразвука и др.

К самым дешевым относятся безкобальтовые сплавы ЮНД и др., их магнитные свойства относительно низки. В обозначении этих сплавов используются следующие буквенные символы: Ю — алюминий, Н — никель, Д — медь, К — кобальт, Т — титан, цифра означает процентное содержание стоящего перед ней элемента. ЮНДК-15 и ЮНДК-18-магнитно-изотропные сплавы с относительно высокими магнитными свойствами. Сплавы ЮНД с 24% кобальта имеют высокие магнитные свойства в направлении магнитной текстуры. полученной при термомагнитной обработке, ЮНДК 35 Т5 БА обладают наибольшей энергией Wmax. ЮНДК40 Т8— титанистый сплав, имеет наиболее высокую коэрцитивную силу.

4.15.2. Металлокерамические магниты

Металлокерамические магниты получают из различных сплавов методами порошковой металлургии. Наиболее часто используют сплавы Fe—Ni— Al— Со и деформируемые сплавы Си— Ni— Со, Си— Ni— Fe, Fe—Со—Мо, Pt—Со и Ag—Мл— Al Механическая прочность таких магнитов в 3—6 раз выше, чем у литых магнитов, но пористость в 3—5% снижает максимальную энергию и остаточную индукцию на 10-20%.

4.15.3. Магнитотвердые ферриты

Наиболее широко применяется феррит бария ВаО6Рё20з, феррит кобальта СоОFе₂Оз и феррит стронция Sr06Fe₂Оз. Высокая коэрцитивная сила этих материалов связана с малым размером кристаллических зерен и сильной магнитокристаллической анизотропией. Магниты из ферритов можно использовать при высоких частотах, что связано с высоким удельным сопротивлением. У бариевых ферритов удельное сопротивление изменяется от 10⁴до 10⁷Омм. Промышленность выпускает бариевые изотропные (БИ) и бариевые анизотропные (БА) магниты, получаемые прессованием в магнитном поле. Анизотропные магниты обладают более высокими магнитными свойствами (max, Hc). По сравнению с литыми бариевые магниты имеют много большую коэрцитивную силу и малую остаточную индукцию, отличаются высокой стабильностью при воздействии магнитных полей, различных механических воздействий, структурного старения. Стоимость магнитов из ферритов почти в 10 раз меньше магнитов из сплава ЮНДК-24. Недостатки — большая хрупкость и твердость, сильная зависимость магнитных свойств от температуры.