5.3. Виды магнитных материалов

Магнитные материалы делятся:а) на магнитомягкие; б) магнитотвердые; в) материалы специального назначения. Магнитомягкие материалы характеризуются способностью намагничиваться до насыщения в слабых полях, имеют узкую петлю гистерезиса, малое значение H_C, большое μ, большое B_S, малые магнитные потери. Магнитотвердые материалы характеризуются удельной магнитной энергией. Они должны иметь большую W_m, а значит, большие H_C, B_r, γ. Граница значений соответствует: H_C=4кА/м. H_C<4кА/м – магнитомягкие, H_C>4кА/м – магнитотвердые материалы.

Свойства магнитных материалов зависят от химического состава, способа изготовления, механической и термической обработки (см. рис.5.14). К структурно-нечувствительным свойствам, которые определяются основным химическим составом, относят намагниченность насыщения, точку Кюри, λ_S.

Кструктурно-чувствительным свойствам относятμ, H_C, потери на гистерезис. Они сильно изменяются от наличия примесей. Структурно-чувствительные свойства зависят от способа изготовления и термической обработки материала.

Под действием механических напряжений магнитные свойства ферромагнетиков изменяются настолько сильно, что механические воздействия можно считать одним из факторов, влияющих на магнитные свойства (см. рис.5.15). Для восстановления магнитных свойств после механической обработки магнитомягкие материалы подвергают термической обработке – отжигу.

5.4. Влияние состава, механической и термической обработки на магнитные свойства ферромагнетиков.

Свойства магнитных материалов определяются их химическим составом, способом изготовления, механической и термической обработкой. Различные параметры магнитных материалов в разной степени зависят от наличия примесей, способа изготовления и обработки. Поэтому все параметры можно разделить на две большие группы (рис.5.16).

1. Структурно-нечувствительные, определяемые основным химическим составом материала, незначительно изменяются при наличии примесей и мало зависят от условия изготовления и термообработки.

2. Структурно-чувствительные, существенно зависящие от наличия примесей, способа изготовления и термической обработки материала. Влияние примесей связано с тем, что при внедрении примесных атомов электронная плотность в кристаллической решетке распределяется неравномерно, и это приводит к изменению магнитных свойств.

Влияние примеси углерода на кривые намагничивания железа показано на рис.5.17.

Структурно-чувствительные параметры в значительной степени определяются способом изготовления и видом термической обработки материала (рис.5.18, 5.19). В зависимости от обработки максимальная магнитная проницаемость изменяется приблизительно в 20 раз, тогда как индукция насыщения B_S с погрешностью до нескольких процентов сохраняет постоянное значение.

Под действием механических напряжения магнитные параметры большинства ферромагнетиков изменяются значительно. Это связано с тем, что при механических воздействиях в кристаллической решетке ферромагнетика возникают внутренние напряжения, препятствующие при намагничивании росту доменов и ориентации их магнитных моментов в направлении поля. В результате магнитная проницаемость уменьшается, коэрцитивная сила возрастает, и растут потери на гистерезис. Внутренние напряжения появляются при прокатке, ковке, протяжке. Наиболее существенно механические напряжения влияют на свойства пермаллоев.

Для восстановления магнитных свойств после механической обработки магнитомягкие материалы подвергают термической обработке, т.е. отжигу, снимающему внутренние напряжения.

Таким образом, исключая или вводя примеси, с которыми связаны внутренние напряжения, применяя те или иные виды механической и термической обработки (отжиг для магнитомягких, закалка для магнитотвердых материалов), используя термомагнитную обработку (охлаждение материала в магнитном поле для получения магнитной текстуры) получают магнитные материалы с теми или иными свойствами. Оптимальная микроструктура и вид дефектов кристаллической решетки создаются только при определенном сочетании режимов механической и термической обработки.

Для магнитомягких материалов с малым значением H_C характерны гомогенность структуры, отсутствие различных примесей и включений, отсутствие внутренних механических напряжений, незначительная кристаллографическая анизотропия.

Для магнитотвердых материалов с большим значением H_C характерно наличие примесей, усложняющих кристаллическую решетку, а также наличие внутренних механических напряжений (чему способствует операция закалки), в ряде случаев значительная магнитная анизотропия, для создания которой используется термомагнитная обработка.