WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 


«Основные характеристики: H c 4 кА/м, Br и максимальная удельная магнитная энергия WM, отдаваемая материалом в пространство. Применяют для изготовления постоянных магнитов — источников постоянных ...»

9.17. Магнитотвердые материалы

9.17.1. Общие сведения

Основные характеристики: H c 4 кА/м, Br и максимальная удельная магнитная

энергия WM, отдаваемая материалом в пространство .

Применяют для изготовления постоянных магнитов — источников постоянных

магнитных полей, используемых в различной аппаратуре, устройствах электромагнитной

записи, фокусирующих устройствах для телевизоров, микрофонах, электроизмерительных

приборах, микроэлектронике, СВЧ-приборах и т.д. По сравнению с электромагнитами постоянного тока имеют ряд преимуществ, главные из которых: повышенная работоспособность; экономия материалов и потребления энергии; экономическая и техническая выгода применения .

Если постоянный магнит в виде кольцевого сердечника, то он практически не отдает энергию во внешнее пространство, так как почти все магнитные силовые линии замыкаются внутри него, поэтому магнитное поле вне сердечника практически отсутствует. Чтобы использовать магнитную энергию постоянных магнитов, нужно в замкнутом магнитопроводе создать воздушный зазор определенного размера, тогда на образовавшихся концах возникнут полюсы, создающие размагничивающее поле с напряженностью H d, снижающее B внутри магнита до Bd Br. Остаточная индукция Br характеризует материал в том случае, когда магнит находится в замкнутом состоянии и предварительно был намагничен до состояния технического насыщения ( Bs ) .

На рисунке 9.21 приведены кривые, характеризующие свойства магнитотвердого материала при размагничивании, для случая, когда образец материала был предварительно намагничен до состояния технического насыщения ( B Bs )). Кривая I — кривая размагничивания на участке гистерезисной петли, расположенной во втором квадранте и кривая II — кривая изменения магнитной энергии в воздушном зазоре .



а б Рис. 9.21. а – кольцевой сердечник, б – зависимость магнитной энергии (с) от индукции Br Удельная энергия Wd магнитного поля в единице объема воздушного зазора магнита:

Wd Bd H d 2 [Дж/м3] (9.17) где Bd и H d принадлежат т. D, расположенной на кривой размагничивания .

При изменение величины воздушного зазора точка. D будет перемещаться на кривой размагничивания и значения Bd, H d и Wd будут изменяться. Если зазор между полюсами отсутствует, то Bd Br, а Wd 0, так как H d 0. Если зазор очень велик, то Wd 0, так как Bd 0, а H d H c .

При некоторых значениях Bd и H d, равных наибольшим значениям ( Bmax и H max ), удельная магнитная энергия достигнет максимального значения W м :

Wм ( BH ) max 2. (9.18)

Коэффициент выпуклости кривой размагничивания материала:

BH max (9.19) Br H c При увеличении прямоугольности петли гистерезиса коэффициент выпуклости приближается к единице .

Чем больше Br и H c материала, тем больше W м .

Для получения высокой коэрцитивной силы в магнитных материалах кроме выбора химического состава используют технологии, оптимизирующие кристаллическую структуру и затрудняющие процесс перемагничивания — это закалка сталей на мартенсит, дисперсионное твердение сплавов, создание высоких внутренних механических напряжений, посторонних включений при высокой магнитострикции и других. В результате затрудняются процессы смещения доменных границ. У высококоэрцитивных сплавов магнитная текстура создается путем их охлаждения в сильном магнитном поле .

9.17.1. Легированные мартенситные стали Легирование высокоуглеродистых сталей W, Мо, Сr или Со и последующая термообработка для создания мартенситной структуры приводят к возникновению большого количества внутренних напряжений, дислокаций и других дефектов, из-за этого происходит максимальное деформирование кристаллической решетки и повышается H c материала Обладают низкими магнитными свойствами, но сравнительно дешевы и допускают механическую обработку на металлорежущих станках .





Величина Br 0,8—1,0 Тл, H c 7,16—12 кА/м, W м =1—4 кДж/м3. Для получения гарантируемых магнитных свойств мартенситные стали подвергают термообработке, специфичной для каждой марки стали, и пятичасовой структурной стабилизации в кипящей воде. Применение мартенситных сталей вследствие их низких магнитных свойств в настоящее время ограничено. Их используют только в наименее ответственных местах .

9.17.2. Сплавы на основе железа - никеля - алюминия Это тройные сплавы системы Fe—Al—Ni. Высококоэрцитивное состояние этих сплавов достигается при концентрации никеля 20—33% и алюминия 11—17% .

Применяют в основном легированные Cu и Co. Высококобальтовые сплавы с содержанием Со более 15% используют обычно с магнитной и кристаллической текстурой. Намагничивание этих сплавов происходит главным образом за счет процессов вращения векторов намагничивания. Эти сплавы отличаются высокой твердостью и хрупкостью, поэтому магниты из них изготавливают методом литья. Обрабатываются шлифовкой, в том числе с применением алмазного инструмента, ультразвука и др .

Маркировка буквы Ю и Н, означают алюминий и никель соответственно, затем идут буквы легирующих элементов: Д — медь, К — кобальт, С — кремний, Т — титан, Б — ниобий. После буквы идет цифра, указывающая % содержание данного элемента. Буква А означает столбчатую кристаллическую структуру; АА — монокристаллическую структуру .

Легирование кобальтом приводит к увеличению Bs, H c и коэффициента выпуклости. Легирование медью способствует увеличению при этом улучшаются механические свойства, но падает Br. Магнитные характеристики: Br 0,5 1,4 Тл, H c 36 110 кА/м, W 3,6 32 кДж/м3. Магнитные характеристики для монокристаллических образцов Br 0,7—1,05 Тл, H c 110–145 кА/м, W м 18–40 кДж/м3 .

Для улучшения магнитных свойств эти сплавы подвергают направленной кристаллизации, проводимой при особых условиях охлаждения, при этом образуется микроструктура в виде ориентированных столбчатых кристаллов и улучшаются все магнитные характеристики; магнитная энергия W м увеличивается на 60—70% по сравнению с обычной кристаллизацией и достигает 40 кДж/м3 .

Самые дешевые бескобальтовые сплавы ЮНД и другие, но магнитные свойства у них относительно низки. ЮНДК-15 и ЮНДК-18 магнитноизотропные сплавы с относительно высокими магнитными свойствами. Сплавы ЮНДК- 24 имеют высокие магнитные свойства в направлении магнитной текстуры, полученной при термомагнитной обработке. ЮНДК-35Т5БА обладают наибольшей энергией Wmax =35–40 кДж/м3 и их можно использовать для изготовления малогабаритных магнитов. ЮНДК-40Т8 — титанистый сплав, применяемый в сильно разомкнутых системах (с большим зазором), т.к. имеет наиболее высокую H c .

9.17.3. Магнитотвердые ферриты Применяются главным образом феррит бария BaO.6Fe2O3, феррит кобальта CoO.Fe2O3 и феррит стронция SrO.6Fe2O3. Высокая коэрцитивная сила ( H c ) этих материалов связана с малым размером кристаллических зерен и сильной магнитокристаллической анизотропией. Магниты из ферритов можно использовать при высоких частотах, что связано с высоким удельным сопротивлением. У бариевых ферритов, например =104107 Ом.м .

Ферриты бария и стронция имеют гексагональную структуру с общей химической формулой МеО nFе2О3, где Me — барий или стронций, n — коэффициент, изменяющийся в зависимости от марки от 4,7 до 6,0. Для получения определенного сочетания магнитных свойств в материал вводят оксиды Al, Si, В, Bi в количестве 0,1—3,0 % и редкоземельные элементы 0,1 — 1,0 % .

Промышленность выпускает бариевые изотропные (БИ), бариевые анизотропные (БА) и стронциевые анизотропные (СА) магниты, получаемые прессованием в магнитном поле. Анизотропные магниты обладают более высокими магнитными свойствами ( Wmax, H c ). По сравнению с литыми бариевые магниты имеют много большую H c и малую индукцию насыщения ( Bs ), отличаются высокой стабильностью при воздействии магнитных полей, различных механических воздействий, структурного старения .

Стоимость магнитов из ферритов почти в 10 раз меньше, чем у магнитов из сплава ЮНДК-24. Недостатки — большая хрупкость и твердость, сильная зависимость магнитных свойств от температуры .

Ферриты кобальта имеют кубическую структуру с общей химической формулой СоО Fe2O3 и получают их по той же технологии, что и ферриты бария и стронция .

Основное отличие заключается в термомагнитной обработке спеченных магнитов для придания им улучшенных свойств. Магнитные свойства феррита кобальта анизотропного (КА) заметно хуже, чем анизотропных ферритов бария и стронция, и стоимость выше .

Однако в диапазоне температур -70°С+80°С КА имеет температурный коэффициент Br в 3—4 раза меньше, чем у ферритов бария и стронция .

9.17.4. Металлокерамические и металлопластические магниты Исходное сырье: магнитный порошок, из которого получают детали, в том числе миниатюрные, достаточно точных размеров и не требующих дальнейшей механической обработки. Высококоэрцитивное состояние этих магнитов достигается за счет еще большего измельчения исходного материала, чем у магнитов из литых сплавов .

Металлокерамические магниты получают методом порошковой металлургии: из тонкодисперсных порошков сплавов системы Fe—Al—Ni, легированных Со, Si, Сu и др., прессуют изделия требуемой формы и размеров и при высокой температуре спекают .

Полученные изделия содержат 3—5% по объему пор, которые понижают Вr и Wм на 10— 20% по сравнению с магнитами из литых сплавов, но практически не влияют на Hс .

Механические свойства их лучше, чем у литых магнитов. Промышленные металлокерамические магниты имеют H c = 24–128 кА/м, Br = 0,48–1,1 Тл, W м = 3–16 кДж/м3 .

Металлопластические магниты получают прессованием тонкодисперсного порошка сплавов тех же систем, что и для металлокерамических изделий, смешанного с порошком диэлектрика. Из-за жесткого наполнителя необходимо высокое давление (до 500 МПа); температура полимеризации (сшивки) диэлектрика — до 180°С. В образовавшемся изделии связующим (фазой-матрицей) является диэлектрик, наполнителем (прерывистой фазой) — магнитный порошок. Механические свойства металлопластических магнитов лучше, чем у литых сплавов, но магнитные свойства хуже, так как содержат до 30% по объему неферромагнитную фазу из диэлектрика: Br меньше на 35–50%, W м — на 40–60%. Из-за высокого v такие магниты можно применять в переменных магнитных полях повышенной частоты .

К металлопластическим магнитам можно отнести эластичные магниты, в которых наполнителем, как правило, является феррит бария, а связующим — резина. Изделия из них можно изготавливать самой разнообразной формы; их можно резать ножницами, штамповать, скручивать. Эластичные магниты («магнитная резина») на основе феррита бария имеют следующие характеристики: Br = 0,145 Тл, H c = 93 кА/м, W м = 2 кДж/м3, v = 104 Ом м .

9.17.5. Пластически деформируемые сплавы Это сплавы систем Cu—Ni—Fe (Сu 60%, Ni 20%, Fe 20%), называемые кунифе, Со—Ni—Си (Со 45%, Ni 25%, Си 30%) — кунико, Fe-Co-Mo (Fe 72%, Со 12%, Mo 16%) — комоль, V—Со — Fe (V 11%, Со 52%, Fe 37%) — викаллой и др. Все эти сплавы до термической обработки обладают хорошими пластическими свойствами и могут подвергаться всем видам механической обработки. Благодаря мелкодисперсной структуре, их магнитные свойства несколько лучше, чем у легированных мартенситных сталей. Сплавы приобретают магнитные свойства только после холодной деформации на 70—90% (прокатка, волочение) и последующей термообработки, после чего они приобретают магнитную анизотропию .

Из этих сплавов изготавливают ленты, листы, проволоку. Сплавы поставляются в холоднодеформированном состоянии, и термообработке (отжигу) подвергаются после изготовления из них магнитов. Пройдя термообработку, они становятся твердыми и хрупкими. Из сплавов изготавливают очень мелкие магнитные изделия сложной формы, высокопрочные ленты, проволоки и др. Магнитные свойства сплавов: Br 0,9—1,25 Тл, H c 12—55 кА/м, Wм3—19 кДж/м3. Основной их недостаток — высокая стоимость. В настоящее время эти сплавы заменяются другими, более качественными магнитотвердыми материалами, поэтому их выпуск ограничен .

9.17.6. Сплавы на основе редкоземельных металлов (РЗМ) Сплавы на основе РЗМ обладают очень высокими значениями H c и Wmax .

Наибольший интерес представляют соединения RCo5 и R2Co17, где R— редкоземельный металл. Для бинарных соединений этой группы Wmax = 190 кДж/м3, для тройных сплавов типа R2(Co1-xFex), где x 0,6 на основе самария и празеодима Wmax = 240 кДж/м3 (теоретическое значение) .

Магниты из этих сплавов получаются наиболее часто жидкофазным спеканием из порошков. Например, магниты на основе SmCo5 спекаются после прессования при температуре 1100оС в течение 30 минут в атмосфере чистого аргона .

Магниты из этих соединений должны быть защищены от окисления оболочками из металла или оксидных пленок. Основной недостаток: низкие механические свойства




Похожие работы:

«ТП А1 Техническое обслуживание и текущий ремонт транспортёра на опорных валиках. Транспортр на опорных валиках, вмонтированный между клеенамазывающим станком и столом поточного пресса, служит для прима намазанных клеем деталей. Опорные вали...»

«ПРОТОКОЛ № 4 заседания областного методического объединения преподавателей УГС "Информатика и ВТ", УГС "Автоматика и управление", УГС "Электронная техника, радиотехника и связь", УГС "Информационная безопасность", УГС "Управление в технических системах" от 26.10.2018 г. Засед...»

«Аннотация проекта (ПНИЭР), выполняемого в рамках ФЦП "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнологического комплекса России на 2014 – 2020 годы" Номер соглашения о предоставлении субсидии (государственного контракта) 14.582.21.0007 Название проекта Разработка и иссл...»

«Содержание Аккумуляторный инструмент Дрели Сетевые шуруповерты Иимпульсные (ударные) гайковерты Перфораторы Отбойные молотки Углошлифовальные машины Отрезные маятниковые пилы по металлу Прямошлифовальные машины Полировальные машины Ручные циркулярные пилы Ручные циркулярные пилы по камню Торцовочные пилы Электролобзики Э...»

«База нормативной документации: www.complexdoc.ru МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИСО СТАНДАРТ 9000-4 МЭК 300-1 Первое издание 1993-04 ИСО 9000-4 МЭК 300-1 СТАНДАРТЫ В ОБЛАСТИ УПРАВЛЕНИЕ АДМИНИСТРАТИВНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЕМ УПРАВЛЕНИЕМ КАЧЕСТВОМ ОБЩЕЙ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕ...»

«МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ (МГС) INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION. METROLOGY AND CERTIFICATION (ISC) ГОСТ МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ 33609СТАНДАРТ Мясо и мясные продукты ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Иден...»

«АННОТАЦИИ к рабочим программам по направлению 22.03.02 "Металлургия"Профиль подготовки: "Металловедение и термическая обработка металлов" Дисциплина: "История" Направление подготовки: 2...»

«трещин на поверхности ФОЭ при стендовых испытаниях. В тоже время, снижение плотности химических связей сетки в корковом слое образцов с высоким значением изоцианатного индекса видимо повышает стабильность доменной структуры, приводит к улучшению термомеханических свойств и объясняет эффект произрастания трещины из внутренних областей к наружной повер...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.