3. Магнитные свойства соединений типа Sm2Co17 (понимание).

Коротко

Sm – РЗМ металл. Обменное взаимодействие между спиновым и орбитальным моментами 4f электронов обуславливает большую одноосную магнитокристаллическую анизотропию(значительно выше, чем у ферромагнетиков группы железа). Практический интерес представляют собой соединения РЗМ с 3-d металлами, особенно соединения с гексагональной решеткой.

Sm₂Co₁₇ – высококоэрцитивный материал. У него высокая намагниченность насыщения, которая определяет уровень остаточной индукции; сильная одноосная анизотропия, которая определяет величину поля анизотропии и коэрцитивную силу; высокая точка Кюри, которая определяет температурную зависимость гистерезисных свойств. Намагниченность насыщения более 0,8 Тл, точка Кюри более 700К ( самые высокие показатели среди соединений РЗМ с Co различных стехиометрий у R2Co17 и RCo5). Sm₂Co₁₇ магнитоодноосный (ось легкого намагничивания одна). Sm₂Co₁₇ является одним из самых перспективных материалов для постоянных магнитов ( еще RCo5 – где R=РЗМ).

Подробно

Магниты SmCo способны работать в более высоких температурах, чем неодимовые магниты (NdFeB); Диапазон рабочих температур от -600С до +3500С, точка Кюри более +8000С; Магниты «Самарий-Кобальт»  изготавливаются из сплавов близкими по составу к интерметаллическим соединениям SmCo5 или Sm2Co17 .

Сплав  Sm2Co17   не легируется и обозначается  буквами КС37. Технологические особенности изготовления магнитов из  Sm2Co17 обозначаются буквами «А» и «П». Магниты изготавливаются методами порошковой металлургии, т.е. сначала изготавливается порошок путём размола сплава, затем  порошок прессуется в изделие с одновременной ориентацией частиц в магнитном поле, после чего проводится спекание  заготовок  в изделие.  Для получения точных размеров спечёные магниты шлифуют абразивным инструментом.

На сегодняшний день постоянные магниты на основе сплавов Sm-Co (SmCo5 и Sm2Co17) обладает комбинацией чрезвычайно высоких магнитных свойств: высокие значения остаточной магнитной индукции (Br), коэрцитивной силы (Hсв), высокая температурная стабильность и устойчивость к процессам коррозии.

Эти характеристики делают SmCo идеальным материалом там, где требуется магнит для работы в высоких температурных режимах. Спеченные постоянные магниты SmCo также целесообразно применять при разработке специальных устройств с особо жесткими требованиями к объему и весу изделия.

Недостатками магнитов SmCo являются их высокая стоимость и хрупкость. Это самый дорогой из имеющихся магнитных материалов. Высокая цена материала определяется использованием в нём дорогих редкоземельных металлов. В частности, технология очистки самария достаточно дорога, так же, как и кобальта, который широко используется в производстве сталей высоких марок.

Тем не менее, во многих военных разработках, где требуется стабильность и надёжность, а цена имеет второстепенное значение, магниты SmCo незаменимы.

Основные области применения РЗМ-магнитов: датчики Холла, электродвигатели, генераторы, стартеры, акустические системы, магнетронные устройства, электронные усилители сигналов, приводы жестких дисков ЭВМ, динамические малогабаритные громкоговорители, магнитные муфты, датчики перемещения, электромеханические приборы, системы магнитной сепарации, тралы, подъемные системы, мототехника, бензопилы, лодочные моторы, мотоциклы, снегоходы, газонокосилки.

Особенности магнитов Sm-Co:

1. более высокие магнитные параметры по сравнению с литыми и ферритовыми магнитами.

2. возможность создания сильных магнитных полей при малых габаритах.

3. высокая температурная и временная стабильность

4. относительно высокая устойчивость к процессам коррозии

5. относительно низкая стойкость к механическим воздействиям

6. рабочая температура до 330°С

7. Политипное соединение. Образуется по перитектической реакции. Магнитноосное соединение т.е не обладает осью легкого намагничивания.(монокристалл). Является наиболее перспективным материалом для изготовления постоянных магнитов.

8. -литьё 1300-1500С

9. -гомогенизация 1200С 1 час

10. - измельчение 40 минут

11. -текстурование (долен быть однофазный сплав)

12. - гомогенизация 1150С, 1-2 часа в среде аргона

13. - спекание 1100С, 1-5 часов

14. - быстрое охлаждение до 800С, 4-20 часов

15. - медленное охлаждение 100 С/час до 400С

16. - охлаждение на воздухе до Ткомн

17. Sm2Co17 = SmCo5 (гексагональная) + Sm2Co7 (тетрагон)