Магнитно-твердые материалы. Свойства магнитно-твердых материалов во многом определяются кривой размагничивания, это участок предельной петли гистерезиса, расположенной во втором квадранте (рис. 1).
Рис. 1. Кривые размагничивания (а), удвоенной объемной плотности магнитной энергии (б) для магнитно-твердого сплава ЮНДК18
К характеристикам магнитно-твердых материалов относятся остаточная индукция Вr и коэрцитивная сила Hс, а также удвоенная максимальная плотность энергии поля в воздушном зазоре (ВН)макс, измеряемая в джоулях на метр в кубе, если В выражается в теслах, а H — в амперах на метр. Постоянный магнит всегда имеет воздушный зазор, где и располагается рабочая система прибора. На разомкнутых концах магнита возникают полюса, которые создают размагничивающее поле, и тем самым уменьшают значение остаточной индукции.
Рассмотрим определение (ВН)макс по кривой размагничивания. Энергия магнитного поля в единице объема определяется из соотношения Wм = BH/2. Это выражение справедливо и для воздушного зазора, если В и H определять по точкам на кривой размагничивания. Обычно произведение ВН откладывают на оси абсцисс (рис. 1, б). Если увеличивать воздушный зазор в магнитопроводе при неизменной общей длине его, то величина В будет падать, а Н — возрастать; зависимость произведения ВН от индукции В имеет максимум при некоторых значениях ВD и HD; величина (ВН)макс соответствует наибольшей плотности энергии в воздушном зазоре. Величина (ВН)макс соответствует наивыгоднейшей форме магнита, при которой магнитная энергия, отдаваемая во внешнее пространство, максимальна.
Магнитно-твердые материалы подразделяют на следующие группы: легированные стали, изотропные нековкие и ковкие сплавы, анизотропные сплавы, композиции из микрочастиц и магнитно-твердые ферриты.
Основной состав и магнитные свойства некоторых магнитно-твердых материалов даны в табл. 14.
Таблица 14
Состав и магнитные свойства магнитно-твердых материалов
Легированные стали. Группа легированных сталей охватывает в основном хромистые, вольфрамовые и кобальтовые стали, которые приобретают повышенную коэрцитивную силу после закаливания на мартенсит (игольчатая форма кристаллов). Это наиболее простые и дешевые материалы для изготовления постоянных магнитов, однако их магнитные свойства невысоки.
Основными изотропными нековкими сплавами являются сплавы на основе алюминия, никеля, меди и железа. Сплавы называются изотропными, так как их магнитные свойства одинаковы независимо от направления намагничивания. Эти сплавы отличаются высокой твердостью и хрупкостью, даже в горячем состоянии; они не поддаются ковке и прокатке; магниты из них изготовляют литьем или прессованием из порошков.
Основными анизотропными нековкими сплавами являются сплавы на основе алюминия, никеля, кобальта, меди и железа. Увеличение содержания кобальта до 25…35 % повышает точку Кюри сплава. Охлаждают отлитые магниты в сильном магнитном поле. При такой термомагнитной обработке высококобальтовый сплав имеет наилучшие магнитные свойства в том направлениb, в котором при охлаждении действовало на него магнитное поле; следовательно, сплав анизотропен. Магниты из такого сплава при равной магнитной энергии в четыре раза легче магнитов из сплава на основе Аl-Ni-Сu-Fе и в 22 раза легче, чем магниты из обычной хромистой стали.
В марках сплавов приняты следующие обозначения: Ю — алюминий, Н — никель, Д — медь, К —кобальт, Т — титан, Б — ниобий, А — кристаллическая текстура; Е — магнитно-твердая сталь; цифра показывает процентное содержание соответствующего металла.
Более 80 % общего количества постоянных магнитов изготовляют из сплавов данной системы. Наилучшие сплавы этой группы имеют очень большую магнитную мощность. Вследствие высокой твердости и хрупкости эти сплавы не поддаются пластической деформации и применяют лишь в литом виде.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.