потёмкин (материаловедение. металлы. Потёмкин), страница 14

Согласно диаграмме состояния железо — кремний (Ее — Я) сплавы, содержащие более 2% Я, не имеют ур~ а преврашения. Поэтому сталь Э310 относится к ферритному классу и имеет структуру легированного феррита Ге (Я, С) с крупным зерном. Как уже упоминалось, сталь Э310 обладает текстурой, т.е, преимушественной ориентацией зерен в направлении ребра куба [001[. Текстура возникает в процессе холодной прокатки листов с сильным обжатнем. После прокатки до нужной толшины листа сталь отжигают в атмосфере водорода при Г = 1100 С для снятия нагартовки и снижения концентрации вредных примесей кислорода и водорода. При отжиге текстура сохраняется.

Направление ребра куба [100[ является в Ге, направлением легкого намагничивания и поэтому текстурованная сталь приобретает анизотропное строение, в результате чего магнитная проницаемость в направлении прокатки значительно повышается. При использовании пластин из текстурированной стали важно, чтобы магнитный поток проходил в направлении легкого намагничивания — вдоль прокатки.

Применение текстурованной стали позволяет уменьшить массу и габариты силовых трансформаторов на 20...25%, а радиотрансформаторов — до 40%. Магнитные и электрические свойства стали ЭЗ!О: начальная ма~нитная проницаемость — р, = 1,2б 10 з Г/м; максимальная магнитная проницаемость — р = 3,8 10 З Г/м; магнитная индукция при напряженности поля 100 А/м — В = =1,б Т; удельные потери на перемагничивание при магнитной индукции 1,0 Т и частоте 50 Гц — Р! в/зв = 0,5 Вт/кг; удельное электросопротивление — р = 0,5 мкОм.м .

Микроструктура стали Э310 состоит из крупных зерен твердого раствора кремния и углерода в железе Ре,(81, С). Фазовый состав совпадает с микроструктурой и характеризуется наличием одной фазы легированного феррита (рис. 1). Пермаллой 79НМ. Пермаллоями называются железоникелевые сплавы, обладающие большой начальной магнитной проницаемо- кв„(а!,с) стью в слабых магнитных полях и малой коэрцитивной силой. Пермаллой 79НМ имеет следующий состав: 78,5% Щ 3,8% Мо остальное — Ре. Рис. 1 Наличие в сплаве Мо в значительной степени устраняет присугций пермаллоям недостаток — чувствительность к механическим воздействиям. Легирование молибденом повышает также удельное электросопротивление пермаллоя р, что снижает потери на вихревые токи.

Высокие магнитные свойства пермаллосв обусловлены нулевыми значениями констант магннтострикции ), и магнитной анизотропии А„. Нулевые значения этих констант возможны только при минимальных внутренних напряжениях в сплаве, и поэтому свойства пермаллоев резко зависят от термической обработки, Термическая обработка пермаллоя 79НМ состоит из следуюших этапов: нагрев в среде водорода до 1100...1200'С; выдержка при этой температуре в течение 3...5 ч; ' медленное охлаждение ло температуры б00', ускоренное охлаждение на воздухс от температуры б00'С. Ускоренное охлаждение предотврашает упорядочение тверлого раствора, приводяшее к образованию сверхструктуры, для которой и~О и 1:„~0, что резко ухудшает магнитные свойства.

Магнитные и электрические свойства пермаллоя 79НМ (после стандартной термообработки для толшины листа 0,35...2,0 мм): начальная магнитная проницаемость р., = 31,5!О 3 Г/м; максимальная магнитная проницаемость )г,„= ! 9 10 2 Г/м; коэрцитивная сила — Н, = 1,2 А/м; индукция насыщения — В, = 0,75 Т; удельное электросопротивление — р = 0,55 мкОм м.

Микроструктура пермаллоя 79НМ— однофазный твердый раствор железа и молибдена в никеле (рис. 2). «г(ке,ма) Пермаллой 79НМ (деформированный). Большая чувствительность пермаллоя к механическим напряжениям проявляется не Рис. 2 только после холодной прокатки листов и лент, но даже в процессе монтажа приборов и аппаратов. Например, при сборке сердечника трансформатора, особенно при затяжке штампованных пакетов, когда возможны удары, перекосы и другие виды деформации, магнитные свойства пермаллоя существенно изменяются.

Пластическая деформация ферромагнетика, в частности пермаллоя, сопровожлается увеличением коэрцитивной силы Н,, уменьшением начальной р, и максимальной р магнитной проницаемости, увеличением потерь на гистерезис Р„. С повышением степени пластической деформации ферромагнетик постепенно из магнитно-мягкого состояния переходит в магнитно-твердое. Такой переход сопровождается увеличением площади петли гистерезиса, которая будет тем больше, чем выше степень пластической деформации ферромагнетика. Холодная пластическая деформация сопровождается искажением кристаллической решетки металла, возникновением неоднородно распределенных в металле внутренних напряжений, повышением плотности дислокаций.

Микроструктура пермаллоя после холодной пластической деформации — это измельченные зерна твердого раствора легируюших элементов в никеле с наличием двойников (линии пластической деформации) и химического соединения %зле (рис. 3). В результате деформирования начальный процесс намагничивания или размагничивания, состоящий в смешении доменных 80 лг( .з) югт стенок, затрудняется. Это находит непос- двеетко редственное отражение в уменьшении магнитной проницаемости, увеличении коэрцитивной силы, повышении потерь на гистерезис. Пермаллой — магнитно-мягкий материал, он имеет гомогенную структуру и поэтому фактор внутренних напряжений, по-видимому„является для него основной причиной изменения магнитных свойств в результате пластической деформации. лгыеокочастотиые магиитио-мягкие материалы Феррит НЦ-1000.

Ферриты представляют собой ферромагнитные неметаллические соединения со свойствами полупроводников. Они имеют более высокое (на шесть порядков) электросопротивление, чем железо, кремнистые стали и пермаллой. Это позволяет снизить потери на вихревые токи и применять ферриты для деталей радиотехнической и электротехнической аппаратуры, работающей в широком диапазоне частот (до 200 МГц).

Большая часть ферритов имеет состав МеО . ЕезОз, где Ме— ион двухвалентного железа (или Н(, Хп, Сг, М8, Ва). Ферриты обладают сложной кубической решеткой. Изделия из ферритов получают измельчением окислов металлов, последующим прессованием и спеканием при температуре 1100...1400'. Феррит НЦ-1000 соответствует составу Х(О Ге20з + ЕпО ГезОз, буквы НЦ обозначают марку феррита (никель — цинк), цифра 1000 — величину начальной магнитной проницаемости (в единицах системы СГС). Никель-цинковые ферриты применяются в широком диапазоне частот (вплоть до радиочастот) и имеют удельное электросопротивление р до 108 Ом м. Свойства феррита: начальная магнитная проницаемость — р, = 1,26 10-з Г/м; максимальная магнитная проницаемость — р„= 3,78 10 з Г/м; индукция насыщения — В, = 0,21 Т; коэрцитивная сила — Н, = 7,96 А/м; диапазон часто~ — /'= 500 кГ'ц.

Ферриты применяются для изготовлеэаияи ния сердечников импульсных трансформаФежштлй торов, контурных катушек, катугцек фильтров, магнитно-стрикционных генераторов. Микроструктура феррита состоит из светлых частиц спеченного феррита и темРис. 4 ных пор воздушных зазоров межцу частицами порошка. Фазовое состояние можно считать двухфазным: первая фаза — зерна феррита (магнитная фаза), вторая — воздушные зазоры (парамагнитная, диэлектрическая фаза) (рис. 4), Магнитодиэлектрик ВЧ-30.

Магнитодиэлектрики представляют собой спрессованные смеси очень мелкого ферромагнитного порошка (частиц размером 15...100 мкм) с изолирующим материалов. В качестве ферромагнитной фазы используются порошки карбонильного железа, пермаллоя, альсифера, в качестве диэлектрика — бакелитовая смола, полистирол и т.д. Магнитодиэлектрики имеют сравнительно низкую магнитную проницаемость, но обладают довольно хорошей температурной и частотной стабильностью магнитных свойств и применяются на частотах до 1 МГц, Магнитодиэлектрик ВЧ-30 изготовлен из порошка альсифера (литой магнитно-мягкий сплав альсифер содержит 5,4% А1, 9,б% 51, остальное Ге), спрессованного с диэлектриком в горячих прессформах прн высоком давлении. Свойства магнитодиэлектрика ВЧ-30: начальная магнитная проницаемость — р„= 3,78 1О 8 Г/м; удельное электросопротивление — р = 108 Ом м; диапазон высоких частот — до 150 кГц, что отражается в маркировке буквами ВЧ.

Микроструктура магнитодиэлектрика ВЧ-30 состоит из светлых зерен порошка альсифера неправильной формы и темных участков диэлектрической связки (полистирола), фазовое состояние характеризуется наличием двух фаз: магнитной — зерна сплава альсифера, имеЛласа8мр юшие структуру твердого раствора, и ди- электрической — полистирола (рис. 5). нмекари мял аЮяака Магнитодиэлектрики в виде прессо- ванных сердечников широко применя- Рис. 5 82 ются в катушках индуктивности фильтров, генераторов, частотомеров и т.д. Магнитно-твердые материалы Магнитно-твердые материалы используются для изготовления постоянных магнитов, у которых в зазоре, где располагается рабочая система прибора, необходимо получить наибольшую мощность магнитного потока.

Наилучшим способом для этого является повышение коэрцитивной силы магнитно-твердого сплава. Кроме высоких значений коэрцитивной силы О, магнитно-твердые сплавы обладают еще и большими остаточной индукцией В„и магнитной энергией (ВН),„а„. Сплав ЮНЛ4 (алии АНЗ). Магнитный сплав ЮНД4 (типа алии АНЗ) относится к системе Ее-%-А)-Со и имеет следующий химический состав: 15,5 % А1, 23,5 %М, 4 % Си, остальное — Ге. Изделия из этих сплавов изготавливаются литьем или прессованием из порошков и отличаются болыиой твердостью и хрупкостью даже в горячем состоянии.