lekcii (774103), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Основнымихарактеристиками магнитотвѐрдых материалов являются: высокиезначения остаточной индукции (0,5 – 1,0 Тл), коэрцитивной силы (5 –5000 кА/м), максимальной удельной магнитной энергии Wmax.Максимальная удельная магнитная энергия между полюсами магнитаравна Wmax = (B∙H) max/2.Магнитные характеристики магнитотвѐрдых материалов зависят отструктуры и повышаются при затруднении перемещения доменныхстенок, в результате:- искажения кристаллической решетки,- увеличения плотности дислокаций,- увеличения протяженности границ зерен,- увеличения количества выделений вторых фаз.Коэрцитивная сила магнитотвѐрдых материалов максимальна, еслипроцесс перемагничивания происходит только путем вращениявекторов намагничивания.Этот процесс требует большей затраты энергии, чем процесс смещениядоменной стенки.
Это достигается в материалах с двухфазной структурой,состоящей из немагнитной основы и однодоменных ферромагнитных частиц.Этому также способствует увеличение анизотропии: кристаллографической(k), магнитоупругой (λs) и формы частиц. Наибольшее значение k имееткобальт, λs – никель, анизотропию формы однодоменных кристаллов –железо. Изменяя химический состав (Co, Ni, Fe), технология изготовления,применяятермическуюитермомагнитнуюобработку,получаютмагнитотвѐрдые материалы с разными характеристиками.Магнитотвѐрдые материалы классифицируют по способу изготовления: литые,порошковые и деформируемые.Литые магнитотвѐрдые материалы - сплавы системы Fe-Ni-Al и Fe-Ni-Al-Co(ГОСТ 17809-72) имеют следующие магнитные характеристики: Wmax = 3,6 40 кДж/м3, Нс = 40 - 180 кА/м, Вr = 0,4 - 1,4 Тл. Термообработка этих сплавоввключает: закалку при 1200 - 1280°С с охлаждением с критической длякаждого сплава скоростью, обеспечивающей наибольшую дисперсностьвыделяемой фазы и последующий отпуск (590 - 650 оС), при которомпроисходит дораспад фаз и дополнительное улучшение магнитных свойств.После термической обработки сплавы имеют двухфазную структуру,состоящую из слабомагнитной матрицы, обогащенной никелем и алюминиеми однодоменных ферромагнитных включений пластинчатой формы с большимсодержанием железа и кобальта.После термической обработки сплавы имеют двухфазную структуру,состоящую из слабомагнитной матрицы, обогащенной никелем иалюминием и однодоменных ферро магнитных включенийпластинчатой формы с большим содержанием железа и кобальта.Сплавы системы Fe-Ni-Al и Fe-Ni-Al-Co (ЮНД4, ЮНД8, ЮНДК18,ЮНДК35Т5Б, ЮНДК35Т5БА) содержат 12 - 35 % Ni, 6,5 – 16 % Al, 15 40 % Co (для сплавов системы Fe-Ni-Al-Co) Сплавы дополнительнолегируют Cu, Ti, Nb.
Легирующие элементы улучшают магнитныесвойства, а медь снижает их разброс при неизбежных колебанияхсостава. Маркируют эти сплавы так же, как и стали. Магнитныесвойства материалов можно значительно улучшить, если охлаждениепри закалке проводить в сильном магнитном поле (Н > 120 кА/м).Недостатки литых магнитотвѐрдых сплавов - повышенная хрупкость ивысокая твѐрдость, что исключает все виды обработки, кромешлифования.Порошковые магнитотвердые сплавы. Из сплавов на основесистем Fe-Ni-Al и Fe-Ni-Al-Co получают также порошковыемагнитотвѐрдые материалы (ГОСТ 13596-68) спеканием порошковметаллов при 1300°С в атмосфере аргона или иной защитнойатмосфере. Для обеспечения высоких значений остаточнойиндукции Вr и удельная магнитная энергии Wmax сплавы недолжны быть пористыми.
Порошки используют мелкодисперсные ижелательно неравноосные. Термическая обработка порошковыхмагнитотвѐрдых материалов производится по тем же режимам, чтои для литых сплавов. По составу порошковые сплавы близки клитым, но по магнитным свойствам несколько им уступают. Маркипорошковых магнитотвѐрдых сплавов на основе систем Fe-Ni-Al иFe-Ni-Al-Co: ММК1, ММК6, ММК7, ММК11. Цифра в марке сплавовявляется порядковым номером, буквы ММК обозначают: магнитметаллокерамический. Такие сплавы используют для мелких иточных по размеру магнитов.Магнитотвѐрдые ферриты (ГОСТ 24063-80) получают спеканиемпорошков оксидов Fе, Ва, Со.
Применяются бариевыемагнитотвѐрдые ферриты состава ВаОх6Fе2О3 и кобальтовыесостава СоОх6Fе2О3. По своим магнитным свойствам (Wmax иособенно Вr) они уступают литым сплавам, но имеют большиезначения Нс до 240 кА/м.. Будучи диэлектриками, они используютсякак постоянные магниты в высокочастотных магнитных полях (врадиоэлектронике). Марки порошковых магнитотвѐрдых ферритов:6БИ240, 28БА190, 10КА165, 14КА135.
Цифра, стоящая в марке напервом месте, определяет значение 2Wmax; буква указывает металлв оксиде; буквы И и А соответственно означают изотропный илианизотропный феррит. Преимущества бариевых ферритов состоитв том, что они не содержат дефицитных и дорогих материалов, в 10раз дешевле магнитов из сплавов системы Fe-Ni-Al-Co. Недостаткимагнитотвѐрдых ферритов – высокая хрупкость, твердость, высокаятемпературная нестабильность магнитных характеристик. Магнитыиз кобальтовых ферритов имеют большую температурнуюстабильность, однако из-за большей стоимости имеют ограниченноеприменение.Порошковые магниты из редкоземельных металлов (ГОСТ 21559-76)применяютсяизготовлениясверхминиатюрныхмагнитовврадиоэлектронной аппаратуре.
Магниты из редкоземельных металловполучают прессованием и спеканием порошков кристалловпромежуточных фаз редкоземельных металлов с кобальтом, составкоторых отвечает формулам RCо5 и R2Со17, где R – редкоземельныйметалл. В их числе самарий Sm, празеодим Рr, иттрий Y. Например,соединения: Sm2Cо17, SmCо5, PrCо5, YCо5. Марки серийныхсплавов: КС37, КС37А, КС37А, КСП37, КСП37А.
Буквы в маркеозначают: К - Cо, С - Sm, П - Pr, А - анизотропный. Цифра содержание редкоземельных металлов. Магнитотвѐрдые материалыиз редкоземельных металлов превосходят все магнитотвѐрдыематериалы по значению Wmax и Нс (Wmax = 130 кДж/м3, Нс = 800кА/м, Вr = 0,8 - 1,0 Тл). Недостатки магнитов из редкоземельныхметаллов – дефицитность и высокая стоимость редкоземельныхметаллов, относительно низкая рабочая температура эксплуатации(60 - 85°С), низкая температурная стабильность магнитныххарактеристик.Деформируемые сплавы на основе пластичных металлов (Fe, Со,Ni, Сu) подвергают обработке давлением, что позволяетиспользовать их как магниты в виде тонких лент и проволоки.Хорошие магнитные свойства получают после закалки и старения.
Врезультате термической обработки получается структура, состоящаяиз мелкодисперсной ферромагнитной фазы и немагнитной основы.Состав и магнитные свойства этих материалов приведены в таблице17.1. В процессе пластической деформации в сплавах: хромко,кунифе и викаллой возможно формирование кристаллографическойтекстуры, что дополнительно улучшает магнитные свойства. Сплавкобальта с платиной (платинакс) характеризуется высокимзначением коэрцитивной силы Нс, его магнитная энергия Wmaxблизка по значению к магнитной энергии литых сплавов.Единственный недостаток сплава ПлК78 (платинакса) – содержаниедрагоценного металла, что ограничивает его применение.Таблица 17.1.Состав и магнитные свойства деформируемых магнитотвердых сплавовДеформируемыемагнитыизготавливаюттакжеизвысокоуглеродистых сталей (ГОСТ 6862-71).
Содержание углерода всталях составляет ~ 1 %. Стали легируют хромом, кобальтом,молибденом. Марки сталей: ЕХ3, ЕХ5К5, ЕХ9К15М2. Буква Е в маркеобозначает, что сталь является магнитотвердой, в остальномобозначения соответствуют маркировки конструкционных сталейХорошие магнитные свойства сталей получаются после закалки инизкого отпуска (Wmax = 1,2 – 2,4 кДж/м3, Нс = 4 - 14 кА/м, Вr = 0,8 –1,0Тл).Структура–мартенситсмелкодисперсныминеферромагнитнымивключениямицементита.Большимдостоинством сталей для постоянных магнитов является их низкаястоимость и технологичность в отношении горячей обработкидавлением и резанием. В связи с этим они успешно используются вмагнитах больших размеров.
Для увеличения прокаливаемостисталь легируют хромом. Дополнительное легирование кобальтом имолибденом улучшает магнитные свойства, однако магнитнаяэнергия остаѐтся невысокой. Стали склонны к магнитному и, вособенности, к структурному старению.Лекция 21Проводниковые материалы1.Свойства и характеристики проводниковых материалов.2.Материалы высокой проводимости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
