Механизм влияния элементов внедрения на прочность металлических материалов. Основные требования к сплавам для постоянных магнитов и методы определения их свойств, страница 2

Характеристиками магнитного материала являются, размагничивающий участок гистерезисной петли и кривые возврата. Получение указанных характеристик требует сложной аппаратуры и большой затраты времени. Поэтому в большинстве случаев испытаний ограничиваются определением Ви Н или измерением остаточного магнитного потока.

Магнитная энергия постоянного магнита тем выше, чем больше остаточная индукция В и коэрцитивная сила Н. Магнитная энергия пропорциональна произведению В. Учитывая это, величина В ограничена магнитным насыщением ферромагнетика, увеличение магнитной энергии достигается повышением Н.

Стабильность постоянных магнитов – от нее зависит надежность работы различных приборов и измерительной аппаратуры.

Магнитная стабильность – это частичное размагничивание магнита и обработка его температурными циклами.

Магнит считается стабилизированным, если  он не меняет своих свойств с течением времени и возвращается к первоначальному магнитному состоянию после устранения внешней причины, которая вывела его из этого состояния.

Изменение  магнитного потока  может происходить в результате изменения, связанных с фазовым превращением и изменением внутренних напряжений, а также от изменения магнитного состояния материала под действием внешних условий (магнитная нестабильность).

Структурное старение является необратимым. Поэтому магнитные материалы (мартенситные стали) подвергают искусственному старению  (в кипящей воде 100С в течение 10-15 ч).

Структурную стабильность сплавов с дисперсионным твердением  можно повысить частичным снятием напряжений посредством отпуска магнитов при повышенной температуры с медленным охлаждением.

Сплавы для постоянных магнитов могут быть грубо разделены на два класса. В сплавах первого класса состояние с высокой коэрцитивной силой и магнитной энергией получается в результате создания в них такой структуры, при которой тормозиться движение междоменных границ. В сплавах второго класса создается структура так называемого однодоменного состояния, и процесс намагничивания осуществляется не движением стенок доменов, а вращением вектора намагничинности в пределах одного  кристалла малых размеров, состоящего из одного домена.

Сплавы для постоянных магнитов должны иметь высокие значения напряженности магнитного поля (Н), коэрцитивная сила и магнитная энергия (ВН). Для этого создают двойную текстуру; магнитную посредством изотермической термомагнитной обработки (ИТМО) и кристаллическую посредством направленной кристаллизации.

Сплавы ЕХ3, ЕХ5К5, ЕХ9К15М2 закаливаются на мартенсит. ЕХ3 нагревают до 1000-1050С , охлаждают на воздухе, затем нагревают до 800-840Си закаливают в масле. После этого следует отпуск при 100-120С в течение 24ч. ЕХ5К5 нагревают до 1200С, охлаждают на воздухе, затем до 700С, охлаждают на воздухе, после нагрева до 930-980С закаливают в масле. Затем следует отпуск при 100-120С в течение 4-5ч.ЕХ9К15М2 обрабатывают аналогично ЕХ5К5 только закалку в масле ведут от 1000С.  Все они заэвтектоидны и повышение их Н и (ВН) обусловлено наличием микронапряжений и включениями вторичных карбидов, которые препятствуют движению доменных стенок, т. е. размагничиванию магнита. С точностью до порядка величины можно рассчитать их Н по формулам Нпо формулам  Н= и (Н), если принять, что l=10Тл, К=10 , =10 и =10. Из сравнения ЕХ3, ЕХ5К5, ЕХ9К15М2 видно, что Нрастет (в 2,5 раза) с увеличением содержания Cr и особенно Co.

Сплав комол - это дисперсионно – твердеющий сплав, его окончательную структуру (после закалки и отпуска )-легированный феррит и выделения интерметаллида состава (Fe, Со)Мо. Его Н определяется задержкой доменной стенки на включениях.(Fe, Со)Мо.

Соединение SmCo - это сплав обладающий наибольшими Ни (ВН), достигнутыми в настоящее время в производстве постоянных магнитов, которые получаются путем выплавки сплавов , его измельчении в порошок , прессования в сильном магнитном поле и спекания в высоком вакууме при 1100-1120С с последующим регулируемым охлаждением – медленным до 900С и быстрым (150-200/мин) ниже 900. Прессование в магнитном поле придает сплаву одноосную анизотропию. В этом сплаве с очень высокой анизотропией намагничивание и размагничивание весьма затруднены смещением доменной стенки, которая закрепляется дефектами решетки (группы вакансий дислокации) и границами зерен (кристаллов). Для объяснения высоких значений Н привлекают не только энергию смещения стенки доменов, но и энергию зарождения этой стенки или, другими словами, зарождение домена с антипараллельным моментом, растущего при размагничивании за счет домена, намагниченного вдоль рабочего направления магнита.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ПЕРВОГО КЛАССА