метода (метод. указания к лаб. работам №14, 15, 16, 17, 18, 19 по курсу Материаловедение - Васильев В. Р., Герасимов С. А., Елисеев Э. А), страница 5

Сформировать окно предварительного просмотра отчета, используя команду «Печать» для каждого из полученных графиков(см. рис. 16.7). Распечатать с разрешения преподавателя страницуотчета.6. Объяснить полученные результаты.Содержание отчета1. Название и цель работы.2. Графики в соответствии с индивидуальным заданием: основная кривая намагничивания, петля гистерезиса, зависимость магнитной проницаемости от напряженности намагничивающего поля.3. Таблица с результатами измерения магнитных характеристик сплава 5БДСР после различных видов обработки.4.

Объяснение полученных результатов.Работа № 17. ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ И СТАБИЛЬНОСТИМАГНИТНО-ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВЦель работы – изучение влияния химического состава, структуры и внешних факторов на свойства магнитно-твердых материалов и стабильность их характеристик при нагреве.Краткие теоретические сведенияМагнитно-твердые материалы применяют для изготовленияпостоянных магнитов.

При этом используют магнитную энергию28между полюсами магнита. Магнитный поток в зазоре возникаетпосле кратковременного намагничивания в сильном магнитномполе Hs, А/м, до насыщения Bs, Тл (рис. 17.1).B, ТлBSBrBABHW= 2HCHAWmaxH, А/мHSРис. 17.1. Кривая намагничивания магнитно-твердых материаловПосле снятия внешнего магнитного поля магнитные свойстваматериала характеризуются кривой размагничивания – участкомпетли гистерезиса, расположенным в четвертом квадранте.В замкнутой магнитной цепи остаточная магнитная индукциясоответствует значению Br. В разомкнутой магнитной цепи, т.

е. ввоздушном зазоре между полюсами магнита, остаточная индукцияравна BA и называется кажущейся остаточной индукцией. ЗначениеBA меньше значения Br из-за размагничивающего фактора , определяемого формой и размерами магнита и величиной воздушного межполюсного зазора.Точка А на кривой размагничивания называется рабочей точкой и определяет магнитную энергию в воздушном зазоре постоянного магнита. Чем меньше длина магнита и больше зазор, тембольше размагничивающее поле и меньше значение BA.Магнитная энергия Wм, в зазореWм BA H AV,2где V – объем магнита.Удельная, т. е.

отнесенная к единице объема магнита магнитная энергия, Дж/м2, составляетWBA H A.2(1)29При изменении конфигурации магнитной цепи (например, величины воздушного зазора) меняется положение рабочей точки Ана кривой размагничивания. При отсутствии зазора (цепь замкнута) BA = Br, но HA = 0, поэтому W = 0. Второму предельному значению, при котором W = 0, соответствуют значения НА = Нс и BA = 0.Следовательно, величину воздушного зазора выбирают так, чтобыположение рабочей точки соответствовало максимальной магнитной энергии в воздушном зазоре:Wmax ( BA H A ) max.2(2)Иногда, вместо удельной магнитной энергии Wmax, пользуютсяпропорциональной ей величиной (BН)max, называемой энергетическим произведением.Максимальная магнитная энергия тем больше, чем больше остаточная индукция Br, коэрцитивная сила Нс и коэффициент выпуклости кривой размагничивания( BH ) max.Br H c(3)Характеристики Br и Нc являются структурно-чувствительными и изменяются в широких пределах различными видами термической обработки.Кроме того, коэрцитивная сила Нc зависит от константы кристаллографической анизотропии K (наибольшее значение у Co),магнитно-упругой анизотропии (наибольшее значение у Ni) и анизотропии формы однодоменных кристаллов (наибольшее значениеу Fe).Изменяя химический состав магнитно-твердых материалов(используя добавки Fe, Со, Ni), технологию изготовления магнитов (получая однодоменные кристаллы неравноосной формы) иприменяя термическую или термомагнитную обработку, получаютразличные значения Br и Нc.Кроме удельной магнитной энергии, при оценке магнитнотвердых материалов большое значение имеют технологичность,плотность, электросопротивление, стоимость.

Наиболее важнаяхарактеристика магнитно-твердых материалов – стабильность магнитных свойств, т. е. способность материала сохранять магнитные30свойства в течение длительного времени. Магнитная энергия в зазоре между полюсами постоянного магнита изменяется с течениемвремени под воздействием внешних условий: магнитных полей,механических нагрузок, температуры, радиации, вибрации и т. д.Различают структурную и магнитную нестабильности магнитно-твердых материалов.Структурная нестабильность связана с изменением кристаллического строения, фазовыми превращениями и внутренними напряжениями в материале. Магнитные свойства, изменяющиеся врезультате структурной нестабильности (старения), могут бытьвосстановлены повторной термической обработкой.Магнитная нестабильность обусловлена изменением доменнойструктуры, стремящейся к устойчивому термодинамическому равновесию как во времени (магнитное старение), так и при изменении температуры эксплуатации (температурная стабильность).Магнитное старение в зависимости от вида материала и положения рабочей точки может изменять магнитные характеристикиот десятых долей процента до нескольких процентов в год.

Устранить эти изменения можно только повторным намагничиванием.Температурная нестабильность – изменение магнитных характеристик: коэрцитивной силы Нс, магнитной индукции B или энергетического произведения (BH)max при изменении температуры. Внекотором диапазоне температур эти изменения обратимы.Наиболее часто температурную стабильность постоянных магнитов оценивают изменением кажущейся магнитной индукции BA.Эти изменения характеризуются температурным коэффициентом магнитной индукции SB, 1/°C:SB B0  Bt 1,B0 t(4)где B0 – кажущаяся магнитная индукция при 20 °С; Вt – кажущаясямагнитная индукция при температуре t, Тл; ∆t – разность температур, °С.Температурная стабильность магнитной индукции зависит восновном от температуры точки Кюри и кристаллического строения магнитно-твердых материалов.

Чем выше температура точкиКюри, определяемая химическим составом материала, тем выше31температурная стабильность (меньше значение коэффициентамагнитной индукции SB).Наиболее стабильными являются литые сплавы Fe–Ni–Al стемпературой точки Кюри 800...850 °С, менее стабильны бариевыеферриты с температурой точки Кюри 400...450 °С.Большое влияние на температурную стабильность оказываютразмеры зерна ферромагнитной фазы магнитно-твердых материалов. Крупные зерна, состоящие из большого числа доменов, а следовательно, и доменных стенок, менее стабильны, так как приповышении температуры размагничивание происходит как в результате смещения доменных стенок, так и вследствие поворотавекторов магнитных моментов.Чем меньше размеры зерен ферромагнитной фазы, тем меньшедоменов в пределах каждого зерна и меньше доменных стенок, темвыше температурная стабильность магнитной индукции, так какуменьшается доля участия смещения доменных стенок в размагничивании.Более высокой температурной стабильностью обладают материалы с однодоменным строением ферромагнитной фазы, когдадоменные стенки отсутствуют.Критический размер однодоменных кристаллов зависит от типа и параметров кристаллической решетки ферромагнитной фазы,константы кристаллографической магнитной анизотропии и намагниченности насыщения.Для бариевых ферритов размер однодоменных частиц находится в пределах 1,3...1,5 мкм, для литых сплавов Fe–Ni–Al –0,05...0,1 мкм, а для магнитов из редкоземельных металлов(РЗМ) – около 10 мкм.Магнитно-твердые материалы по способу изготовления подразделяют на литые, порошковые, деформируемые.Литые магнитно-твердые материалы.

К ним относят сплавыFe–Ni–Al и Fe–Ni–Al–Сo на основе Fe, легированные медью, титаном, ниобием и некоторыми другими элементами.В соответствии с принятыми обозначениями Al – Ю, Ni – Н,Сu – Д, Сo – К, Ti – Т, Nb – Б сплавы маркируют следующим образом: ЮНД4, ЮНД8, ЮНД18, ЮНК35Т5Б и т. д.

Сплавы этойгруппы имеют хорошие магнитные свойства, но обладают высокойтвердостью и низкой пластичностью. В процессе изготовления дляряда сплавов применяют термомагнитную обработку и направлен32ную кристаллизацию, что повышает их магнитные характеристикиза счет образования магнитной текстуры.Порошковые магнитно-твердые материалы. Их получаютпрессованием порошков с последующей термической или термомагнитной обработкой.Магнитно-твердые материалы, изготовленные из порошков,маркируют буквами ММК (магнит металлокерамический), например: MMK1, ММК6, ММК7, MMK11 (цифра в марке обозначаетпорядковый номер). По магнитным свойствам эти сплавы несколько уступают литым магнитам, дороже литых и применяютсядля изготовления мелких и точных по форме магнитов.Магнитно-твердые ферриты получают прессованием и спеканием порошков оксидов Fe, Bа и Со. Состав ферритов соответствует формулам BaО  6Fe2O3 или СоО  6Fe2O3.Магнитно-твердые ферриты маркируют так: 6БИ240, 28БА190,10KA165, 14KA135, где первая цифра – значение (BH)mах = 2Wmax;Б – Bа, К – Со, И – изотропный, А – анизотропный; последние трицифры – значение коэрцитивной силы.