3.9.1. Магнитотвердые материалы

О

r

r

сновными характеристиками магнитотвердых материалов являются коэрцитивная сила Н_C, остаточная индукция В_R и максимальная удельная магнитная энергия W_M, отдаваемая материалом в пространство. Магнитная энергия постоянного магнита тем выше, чем больше остаточная магнитная индукция В_R и коэрцитивная сила Н_C, магнитная энергия пропорциональна их произведению: В ·Н_C. Учитывая, что В ограничена магнитным насыщением ферромагнетика (железа), увеличение магнитной энергии достигается повышением коэрцитивной силы Н_C. Коэрцитивная сила магнитотвердых материалов значительно больше, чем у магнитомягких, но магнитная проницаемость μ у них меньше, при этом чем больше Н_C, тем меньше μ.

Магнитотвердые материалы применяют для изготовления постоянных магнитов – источников постоянных магнитных полей, используемых в различной аппаратуре.

По составу и способу получения магнитотвердые материалы подразделяются на группы: легированные стали, закаленные на мартенсит, литые высококоэрцитивные сплавы, металлокерамические и металлопластические магниты, магнитотвердые ферриты, сплавы для магнитных носителей информации и т. п.

3.9.1.1. Легированные стали, закаленные на мартенсит. Для постоянных магнитов применяют высокоуглеродистые стали, легированные хромом, хромом и кобальтом с добавкой молибдена (Х3, Х5К5, Х9К15М2) и прошедшие термическую обработку. Высокая коэрцитивная сила у этих материалов достигается в результате максимального деформирования кристаллической решетки, создания тем самым больших внутренних напряжений, дислокаций и т. п. Эти стали обрабатываются давлением, резанием, но имеют сравнительно малую магнитную энергию. Лучшие магнитные свойства имеют стали Х5К5, Х9К15М2 после нормализации, высокого отпуска, закалки и низкого отпуска. В последнее время их использование ограничено.

3.9.1.2. Литые высококоэрцитивные сплавы – это сплавы системы «железо – алюминий – никель» (старое название «альни»). Высокая коэрцитивная сила данных сплавов достигается при концентрации алюминия 11 – 17 % и никеля – 20 – 33 %. Для улучшения магнитных и механических свойств высококоэрцитивные сплавы легируют кобальтом, медью, кремнием.

Сплавы этой системы приобретают максимальную коэрцитивную силу после специальной термообработки, при которой образуется структура смеси очень мелких частиц магнитной и немагнитной фаз. При этом размер частиц магнитной фазы настолько мал, что не может делиться на домены. У сплавов с кобальтом магнитные свойства лучше, чем у бескобальтовых.

Магнитные свойства сплавов приведены в табл. 9 (буква «А» в конце обозначения марки сплава указывает на его столбчатую структуру).

Таблица 9

Магнитные свойства высококоэрцитивных сплавов

Марка сплава	Магнитные свойства
	ВR, Тл	НС, кА/м
ЮНД4	0,50	40
ЮНКД15	0,75	48
ЮН13ДК25БА	1,40	48
ЮНДК35Т5БА	1,02	110

Л

r

итые высококоэрцитивные сплавы являются основным промышленным материалом для изготовления постоянных магнитов, их магнитные характеристики: В ≥ 0,5 – 1,4 Тл; Н_С ≥ 36 – 110 кА/м; W ≥ 3,6 – 32 кДж/м³. Недостатками этих сплавов являются их высокие твердость и хрупкость, поэтому они обрабатываются только шлифованием.