Металлические магнитно-твердые материалы

Магнитно-твердые материалы применяют для изготовления постоян-ных магнитов, используемых в радиоаппаратуре. Основное требование к по- стоянным магнитам заключается в том, что они должны создавать в воздуш- ном зазоре между своими полюсами магнитное поле с постоянными напря-женностью и магнитной индукцией. Для этого постоянный магнит должен обладать большой магнитной энергией, т.е. магнитно-твердые материалы должны иметь возможно большие коэрцитивную силу и остаточную магнит-ную индукцию, вторым требованием является устойчивость к старению.

Металлические магнитно-твердые материалы можно разделить на три основные группы: мартенситные высокоуглеродистые легированные стали; сплавы на основе железа – алюминия – никеля; металлокерамические магнитно-твердые материалы.

В качестве мартенситных сталей применяют хромистые, вольфрамо-вые и кобальтовые (в соответствии с легирующими элементами). Постоян-ные магниты изготовляют из стальных пруткови полос мартенситных сталей горячей ковкой или штамповкой. После механической обработки их закаливают на мартенсит, а затем намагничивают. Для стабилизации магнит- ных характеристик все магниты подвергают искусственному старению –

многочасовой выдержке в кипящей воде.

Основные магнитные характеристики стальных магнитов следующие:

хромистых B_r = 0,90 Тл; Н_С = 4600 А/м; W_m = 2,4 кДж /м³; вольфрамовых

B_r = 1 Тл; Н_С = 5000 А/м; W_m = 5,5 кДж /м³; кобальтовых B_r = 0,95 ÷ 1,1 Тл; Н_С = 8000 ÷ 13600 А/м; W_m = 11,0 кДж /м³. Лучшими являются кобальтовые стали, но они значительно дороже хромистых и вольфрамовых. Применение металлисческих магнитно-твердых материалов ограничено из-за относи-тельно невысоких магнитных характеристик.

Магнитно-твердые сплавы на основе железа – алюминия – никеля, об-ладают более высокими магнитными характеристиками. Эти сплавы леги-руют кобальтом, медью, титаном и ниобием, например ЮНД12, ЮНДК15, ЮНДК18, ЮН13ДК14 и др. Буквы в марках сплавов обозначают: Ю – алю-миний, Н – никель, Д – медь, К – кобальт, Б – ниобий, Т – титан. Цифры, сто- ящие за буквой, показывают содержание данного компонента сплава в проценттах (по массе). Магниты из этих сплавов получают только методом литья и имеют высокие магнитные характеристики: B_r = 0,5÷ 1,4 Тл;

Н_С = (42 ÷ 145)10³ А/м; W_m = 14 ÷ 32 кДж /м³.

Магниты из этих сплавов значительно более стойки к старению, чем мартенситные стали. Недостатком этих сплавов является то, что они не под- даются обычным методам механической обработки из-за их хрупкости.

Металлокерамические магнитно-твердые материалы изготовляют из металлических порошков: железо – никель – алюминий; железо – никель – алюминий – кобальт. Из порошкообразной исходной массы магниты прес-суют при давлении 1,0 – 1,5 МПа. Отпрессованные магниты спекают при 1100 – 1300°С, спеченные магниты закаливают, а затем производят отпуск, охлаждая их с заданной скоростью, после чего подвергают термомагнитной обработке под действием внешнего магнитного поля.

Достоинствами металлокерамических магнитов являются чистота их поверхности, не требующая дополнительной обработки, и точность заданных размеров. Магниты из металлокерамических материалов можно обраба-тывать только шлифованием.