Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 23
Текст из файла (страница 23)
У всех реальных магниготвердых материалов высококоэрцитивное состояние определяется ие одним каким-либо типом магнитной анизатропии, а сочетанием нескольких. При этом в зависимости от знаков накладывающихся друг иа друга анизотропий магнитные свойства могут как улучшаться, так и ухудшаться. Кроме того, наряду с перечисленными выше типами магнитной анизотропии могут существенную роль играть в другие типы, такие, как диффузионная анизотропия, приводящая к иаправаениому упорядочению расположения атомов во время охлаждения образца во внешнем магнитном поле или под воздействием односторонних механических напряжений; магнитная анизотро-, пия, наведенная холодной механической обработкой.
Поэтому, если далее будет указываться, что в данном материале высококоэрцитив- [$ 6.2) Природа высококоэрцитивиоао состояния иое состояние обусловлено такой-то анизотропией, то следует поииматгч что имеется в виду преобладающий тип анизотропии.' Классификация магнитотвердых материалов может быть проведена по различным признакам: по химическому составу, технологии изготовления, по наличию анизотропин основных 'магнитных параметров (избтропные, инизотропные), по деформнруемости' в холодном состоянии, по уровню магнитных параметров, по солержанию дефицитных компонентов и т.
п. Существует даже деление магнитотвердых материалов на докритическне, критические и закритические по способ-. ности постоянных магнитов, изготовленных из этого материала, восстанавливать магнитный поток после кратковременного извлечения из магнитной системы. Наиболее целесообразной представляется классифинация, предложенная С. В. Вонсовским, в основе которой лежат различия в химическом составе, природе высококоэрцитивного состояния и технологии изготовления. В соответствии с этой классификацией мвгнитотаердые материалы делятся на следующие группы: 1.
Стали, заквливаемые на мартенсит,— углеродистые стали, легированные хромом, вольфрамом, кобальтом. Это самые первые материалы, применявшиеся в качестве магиитотверлых материалов. Магнитные свойства относительно невысоки, особенно по коэрцитивной силе и максимальной удельной магнитной энергии. Высококоэрцитивное состояние обеспечивается неоднородной двухфазной структурой после закалки на мартгиснт (наи. более мелкодисперсные пластинки цементита, равномерно распределенные в феррите) и обусловлено сочетанием мвгнитокриствллической и магнитострикционной аиизотропий. 2.
Лисперсионно твердеющие сплавы, подвергающиеся холодной илиг горячей механической обработке давлением~К этой группе относятся сплавы систем железо — никель — медь, железо — никель — медь — кобальт. железо — кобальт — ванадий, железо — кобальт — молибден, железо — хром— кобальт и др. Магнитные свойства несколько выше, чем у материалов первой группы.
Физически эти сплавы близки к углеродистым сплавам: оптимальные магнитные свойства получаются путем создания мелкодисперсной, как правило, неравновесной при комнатной температуре структуры при выделении избыточной фазы, отличвюшейся от матрицы намагниченностью насыщения. Аналогично ' материалам первой группы выожокоэрцитивное состояние обусловлено задержкой смешения доменных границ. Преобладающие типы аниэотропии — магнитокристаллическвя и магнитострнкционная.
3. Диффузионно тверлеющие сплавы на основе, системы железо — никель — алюминий с добавками кобальта, меди, титана, ниобия и др. Внешне механизм магнитного твердения, т. е. образования высококоэрнитивного состояния этих сплавов, аналогичен механизму дисперсионно-твердеющих сплавов. Однако принципиальное отличие состоит в том, что в этих сплавах основную роль играет аниэотропия формы выделений сильномагнитной фазы, когерентно связанных со слабо- магнитной, почти немагнитной мвтрицей. Фактически эти сплавы представляют собой в термообработанном состоянии совокуп1юсть однодоменных анизотропных по форме частиц, разделенных немагнитными прослойками, что и определяет механизм перемагничивания. Другой' отличительной особенностью сплавов этой группы является возможность наведения в некоторых из них одноосной магнитной анизотропии с помощью термомагнитной обработки, что весьма существенно повышает основные магнитные свойства.
4. 'Прессованные магниты из порошков. Магнитотвердые материалы этой группы разрабатывались на основе мелкодисперсных порошКов железа и сплава железо — кобальт с однодоменными размерами частиц преимущественна с анизотропией формы. Физически эти материалы моделировали структуру диффузионно-твердеющих материалов, уступая последним по свойствам. В настоящее время почти не применяются. 6. Сплавы с участием благородных металлбв типа платина — кобальт, платина— железо, серебро †-марганец — алюминий и др. Высококоэрцитивное состояние материалов этой группы связано со структурными напряжениями (магнитострикцнонная аниэотропия), возникающимя при переходах неупорядоченной фазы в упорядоченную (сплавы платины с кобальтом и железом), или с магнитокристаллической анизотропией мелкадисперсных выделений магнитной фазы (сплав серебро — марганец .- алюминий).
Сплавы отличаются высокими значениями коэрцитивной силы, а сплав платина — кобальт и по магнитной энергии находится на уровне лучших диффузионно-твердеющих сплавов. Основным фактором, определяющим область применения материалов этой группы, несмотря Ва вх высокую стоимость, является высокая пластичность, допускающая вытяжку в тонкую проволоку. Однако и в этом случае применение ограничивается изготовлением сверхминиатюрных магнйтов. 6.
Интерметаллическое соединение марганец — висмут. Очень высокая магнитонристаллическая анизотропня этого соединения [разд. 5] 90 Мазяитатвердые материалы обеспечивает достаточно хорошие магнитные свойства при изготовлении магнитов из мелкоднсперсного (близкого к однодоменному) парашка. Однако как магнитный материал это соединение имеет лишь историческое зна.
чение Практического применения он не нашел из-зв плохой коррозионной стойкости, неудовлетворительной земпературнай стабильности в области отрицательных температур и дефицитности висмута. Известны также н другие высококозрцитнвные соединения марганца, пока не нашедшие применения.
7. Магнитотвердые ферриты бария, стронция и кобальта. Природа высококоэрцнтивного состоянии этик ферримагнитных материалов также обусловлена больШой магнитокристаллической анизотропией и мелкозернистой структурой, обеспечиваемой методами порошковой металлургии. Эти материалы отличаются высокой коэрцитивной силой, сравнительно небольшой остаточной магнитной индукцией и удовлетворительным уровнем максиманьной удельной магнитной энергии. Эти свойства воспроизводятся на ферритах с однооснай анизотропией, получаемых текстурированием заготовок внешним магнитным полем ао время формообразования. 8. Сплавы металлов группы железа с репкоземельными металлами, представляющие собой интермегаллические соединения с исключительно высокой криствллографической анизотропией.
На сплавах )(Соз и )гзСо~г разработааы магнитатвердые материалы с рекордными значениями всех основных магнитных свойств при удовлетворительных характеристиках температурной и временной стабильности. Г!рактическое применение нашли материалы с одноосной анизотропией, изготовляемые методами порошковой металлургии.
9. Композиционные магнитотаердые материалы, изготовляемые на основе порошков магнитатнердых материалов одной из групп и полимерной связки. Если применяют в качестве связки пластмассы, та эти материалы называются магнитопластами, при использовании связки типа каучука — магнитоэластвми. Несмотря на ухудшение параметров, эти материалы имеют преимушества, связанные с технологичностью их изготовления, обработки, пластичностью, малой трудоемкостью изготовления магнитов сложной формы. В качестве наполнителя, как правило, используются парашки магнитатаердых ферритов, реже порошки днффузионно-твердеющих сплавов и сплавов кобальта с редкоземельными элементами.
5.3. СТАБИЛЬНОСТЬ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ Одним из основных требований, предьявляемых к магнитным системам на основе постоянных магнитов, является стабильность магнитного поля в системе кзк во времени, так и при всвдействии различных внешних факторов: магнитных полей, механических напряжений, температуры, радиации, изменения магнитного сопротивления цепи и т.
д. Иногда, наоборот,магнитная система должна изменять магнитное пале по заданному закону при изменении какого-либо фактора, чаще всего температуры. Поэтому стабильность параметров магнитотнердых материалов является весьма важной характеристикой. Различают структурную и магнитную нестабильность. Струкэурная нестабильность связана с кристаллическим строением, фазовыми превращениями, коррозией материала. релаксацией внутренних напряжений и т.п. Магнитные свойства, изменяющиеся а результате структурной нестабильности (структурное старение), могут быть восстановлены только регенерацией структуры, например, путем повторной термической обработки материала.
Изменения магнитного поля в системе зз счет структурной нестабильности могут для некоторых материалов достигать нескольких процентов в год при нормальных услоаиях. При повышении температуры процесс существенно ускоряется. Поэтому перед настройкой и эксплуатацией магнитной системы магниты из таких материалов подвергают искусственному старению. Например, магниты из мартенснтных сталей выдержииают при 100 'С в течение 10...15 ч, что равносильно естественному старению в течение 10...15 лет. Магнитная нестабильность обусловливается изменением магнитной (доменной) структуры материала магнита, стремящейся к установлению устойчивого термодинамическага равновесия как во времени (магнитное старение), так и при иаменении внешних усзовий.
Различают магнитную нестабильность обратимую и необратимую. Если при возврате к исходным условиям параметры магнитного поля з системе восстанавливаются, то имеют место обратимые изменения; при наличии гистерезиса — необратимые. Необратимые изменения, вызванные магнитной нестабильностью, можно устранить повторным намагничиванием магнита.
Процесс магнитного старения можно описать законом, близким к логарифмическому. Количественно старение может составлять от десятых долей процента до несколь- Стабильность настоянных магнитов (4 5.3) 91 а /9 6 й) 97 Число сунил лосхе нпмоени чибинин Рис. 5.4. Естественное магнитное старение магнитов ори комнатной температуре ! — В/В=45.10» Гв/и, ЮН14ДК241 2— 25 ° 10» Гк/и, ЮН14ДК25/М 3 — 28-10» 1'и/м, ЮН14ДК24; 4 — 11,5 ° 1О Гк/и; ЮНД14ДК25А: 5 — 16.10» Ги/м, ЮН14ДК24! 5 — 6 10» Гн/м, ЮН!4ДК24; 7 — 2! 1О» Гв/и, ЮНД; Š— 1!Х Х!О» Гн/и, ЮНД4 ких процентов в год и зависит от свойства магнитотзердого материала, положения рабочей точки магнита на кривой размагничивания и внешних условий: колебаний температуры, механических нагрузок и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
