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 6

Особенностью магнитнотвердых ферритов является то, что будучи диэлектриками, они используются в качестве постоянных магнитов, работающих в переменных магнитных полях без значительных тепловых потерь. Высокое значение коэрцитивной силы ферритов связано с большоймагнитной кристаллографической анизотропией и анизотропиейформы однодоменных частиц порошков размером 0,1...1,5 мкм.Магниты из РЗМ получают прессованием и спеканием порошков, состав которых отвечает формуле RCo5 или R2Co17, где R –один из редкоземельных металлов – самарий Sm, празеодим Рr илииттрий Y.Марки серийных материалов на основе Со и РЗМ следующие:КС37, КС37А, КСП37, КСП37А, где К – Со, С – Sm, П – Pt; цифрыобозначают процентное содержание Sm или Sm и Со; А – анизотропный.Магнитно-твердые материалы данной группы превосходят всеранее рассмотренные материалы по значению удельной магнитнойэнергии и коэрцитивной силы.

Эти характеристики у магнитов изРЗМ достигают 130 кДк/м и 800 кА/м, у лучших сплавов Fe–Ni–Alони составляют соответственно 36 кДж/м3 и 140 кА/м.Магниты из РЗМ не имеют широкого применения ввиду дефицитности и высокой стоимости этих металлов.33Деформируемые магнитно-твердые материалы. Они представляют собой сплавы на основе пластичных металлов Fe, Co, Cu,Pt с добавками Ni, Сr, V. Эти сплавы применяют при изготовлениимагнитов, получаемых обработкой давлением, в виде лент, полос,проволоки и профилей.Несмотря на хорошую технологичность, применение этихсплавов ограничено из-за низких магнитных характеристик.Принципиальная схема и принцип работы прибораКажущуюся остаточную магнитную индукцию BА измеряют спомощью преобразователя Холла на установке, схема которойпредставлена на рис.

17.2. Принцип измерения основан на эффектеХолла.Рис. 17.2. Схема установки для измерения кажущейся остаточноймагнитной индукцииЕсли пластину полупроводника (преобразователь Холла), покоторой проходит электрический ток I, поместить в магнитное поле, перпендикулярное току, то на боковых гранях пластины в направлении, перпендикулярном току и магнитному полю, возникаетразность потенциалов U, называемая электродвижущей силой(ЭДС) Холла.Появление ЭДС Холла обусловлено тем, что на носители заряда, движущиеся в магнитном поле с индукцией ВА, действует силаЛоренца, отклоняющая их к одной из боковых граней пластины(правило левой руки). ЭДС Холла определяют по формулеIBU  Rx A ,где U – ЭДС Холла, В; Rx – постоянная Холла; I – сила тока, А;ВА – магнитная индукция, Тл;  – толщина пластины, м.34Поскольку измерения проводят одним преобразователемХолла ( = const) при одной и той же силе тока (I = const), то кажущаяся остаточная индукцияBA  kU ,где k – коэффициент пропорциональности.Задание1.

Ознакомиться с основными характеристиками, классификацией и принципом маркировки магнитно-твердых материалов.2. Исследовать влияние размеров зерен ферромагнитной фазыи температуры точки Кюри на магнитные характеристики (BA, HA,W) и коэффициент температурной стабильности остаточной магнитной индукции SB образцов магнитно-твердых материалов.3.

Экспериментально определить значения кажущейся остаточной магнитной индукции BA при комнатной температуре и Btпри температуре 70 °С. Рассчитать температурный коэффициентмагнитной индукции SB. Результаты измерений и расчетов занестив лабораторный журнал. Построить графическую зависимость изменения SB от размеров зерен ферромагнитной фазы для бариевогоферрита 6БИ240, сплавов КС37 и ЮНДК24.Для образцов этих материалов с минимальным и максимальным размерами зерен построить картограмму изменения SB в зависимости от температуры точки Кюри.4.

Используя кривую размагничивания соответствующего материала, определить значение НА и подсчитать удельную магнитную энергию W. Построить диаграмму изменения W для образцовсплавов 6БИ240, КС37, ЮНДК24 с минимальным и максимальнымразмерами зерен ферромагнитной фазы.5. Сделать заключение о влиянии вида магнитно-твердого материала, температуры точки Кюри  и размеров зерен ферромагнитной фазы на удельную магнитную энергию W и коэффициенттемпературной стабильности остаточной индукции – SB.Порядок выполнения работыДля выполнения задания студенту предоставляют образцымагнитно-твердых материалов, у которых предварительно определены размеры зерен ферромагнитной фазы и температура точкиКюри.351.

Кажущуюся остаточную магнитную индукцию BА измерить спомощью преобразователя Холла на установке, схема которойпредставлена на рис. 17.2.2. При определении кажущейся остаточной индукции ВА нагрев образцов до температуры 70 °С производить в термостате.Температурный коэффициент остаточной индукции SB рассчитатьпо формуле (4).3.

Удельную магнитную энергию определять по прилагаемымк заданию кривым размагничивания соответствующих материалов.На кривой размагничивания для известного значения ВА найти положение рабочей точки магнита А и определить HА. Удельнуюмагнитную энергию рассчитать по формуле (1).Содержание отчета1. Расчетные значения кажущейся магнитной индукции BA, Bt,удельной магнитной энергии W, коэффициента температурной стабильности остаточной магнитной индукции SВ для образцов магнитно-твердых материалов.2. Графики зависимостей кажущейся магнитной индукции BAот размеров зерен ферромагнитной фазы изучаемых материалов.3. Гистограммы удельной магнитной энергии W и температурной стабильности остаточной магнитной индукции SВ от температуры точки Кюри .4.

Объяснение полученных результатов.Работа № 18. ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВМЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВЦель работы – изучение закономерностей изменения электрических свойств металлов и сплавов в зависимости от их химического состава и структуры.Краткие теоретические сведенияЭлектрические свойства металлических материалов характеризуют удельным электрическим сопротивлением , мкОм  м.

Значение  для данного материала получают измерением сопротивления R образца с известной длиной l и сечением S и вычисляютпо формуле36  R S / l.(1)Величина, обратная удельному электрическому сопротивлению, – удельная электрическая проводимость , мкОм  м–1:  1/ .(2)Изменение удельного электрического сопротивления в зависимости от температуры характеризуется температурным коэффициентом электрического сопротивления  , °С–1. Удельное сопротивление металлического проводника тем больше, чем выше температура t и температурный коэффициент.

С некоторым приближением оно может быть выражено формулойt  0 (1  t ),(3)где 0 и t – удельное электрическое сопротивление при начальнойи конечной температуре.Из уравнения (3) следует  (t  0 ) / 0t или   (1/ t )(d  / dt ).(4)Электрические свойства, и прежде всего удельное электрическое сопротивление, зависят от природы металла и дефектов егокристаллического строения. Электрическое сопротивление металла складывается из двух составляющих:мет  (t )  d ,(5)где (t) – температурно-зависимая составляющая, обусловленнаятепловыми колебаниями атомов в кристаллической решетке; d –температурно-независимая составляющая, обусловленная дефектамикристаллической решетки, также нарушающими ее периодичность.Природа металлов проявляется через электронную структуруего атомов. Наименьшим электрическим сопротивлением обладают непереходные металлы (серебро, медь, алюминий), атомыкоторых имеют заполненные электронные уровни и небольшоеколичество электронов на внешней оболочке (валентные электроны).

Они непрочно связаны с ядром и легко переходят от атома катому, осуществляя перенос электричества. У переходных металлов (железо, хром, никель и др.) строение d-оболочки атомов незавершено, поэтому электроны под действием внешнего электри37ческого поля могут переходить на нее с внешних оболочек. Уменьшение числа электронов проводимости вследствие такого перехода увеличивает электрическое сопротивление этих металлов.Дефектами являются вакансии и дислоцированные атомы, дислокации и поверхностные несовершенства (границы зерен и блоков). В мелкозернистых материалах из-за увеличения суммарнойпротяженности границ удельное электрическое сопротивлениебольше, чем в крупнозернистых.

Холодная обработка давлениемсоздает дополнительные искажения в кристаллической структуре.Однако у чистых металлов доля d невелика по сравнению с (t).Поэтому при увеличении прочности металлов в 2–2,5 раза сохраняется их высокая электрическая проводимость (даже при сильномнаклепе электропроводность уменьшается на 2…6 %). Благодаряэтому холодную обработку давлением широко используют дляупрочнения проводниковых металлов.Для чистых металлов, за исключением переходных,   4  103 °С–1. Переходные металлы, и особенно ферромагнетики,имеют более высокие значения .Электрические свойства сплавов определяются их химическим и фазовым составом.

Введение легирующего элемента, образующего твердый раствор с металлом-растворителем, искажаеткристаллическую решетку и повышает удельное электрическоесопротивление металла тем больше, чем выше его концентрация.При этом происходит параллельное смещение кривой измененияэлектрического сопротивления металла в зависимости от температуры (правило Маттиссена) к бóльшим значениям (рис. 18.1)спл  мет   L ,(6)где  L – доля сопротивления, зависящая от количества легирующего элемента.Согласно правилу Н.С.