Дипломная работа: Основні магнітні явища: діамагнетизм, парамагнетизм, феромагнетизм
Дані матеріали використовують для виготовлення постійних магнітів. Вони намагнічуються в сильних полях Н>1000 кА/м, мають великі втрати при перемагнічуванні, залишкову індукцію Вr =0,5…1 Тл і коерцитивну силу Нс ≤560 кА/м. Їх поділяють:
1. Литі постійні магніти. До них відносять сплави Fe-Ni-Al на основі заліза. Дані сплави містять 12–35 % Ni, 6,5–16 % Al. Застосовують сплави, які додатково леговані міддю, кобальтом, ніобієм і титаном. Всі воно покращують магнітні властивості, а мідь знижує їх розбіжності при неминучих коливаннях складу. Маркують ці сплави так як і сталі.
Марки сплавів: ЮНД4 (13…14% Al, 24…25% Ni, 3…4% Cu, решта Fe), ЮНТС (13…16% Al, 32…35% Ni, 0,4…0,5% Ti, 1…1,5 % Si решта Fe), ЮНДК15 (8,5…9,5% Al, 19…20% Ni, 3…4% Cu, 14…15% Co решта Fe) та ін. Бувають: статорні, роторні, профільні, циліндричні литі постійні магніти.
2. Спечені магніто-тверді матеріали.
· Сплави типу Fe-Ni-Al отримують спіканням порошків металів при 1300°С в атмосфері аргону або в іншій захисній атмосфері. Маркують їх ММК1…ММК11, де букви ММК означають – магніт металокерамічний, а цифра вказує порядковий номер магніту; з зростанням порядкового номеру магнітні властивості матеріалу збільшуються. Такі сплави використовують для дрібних і точних за розміром магнітів.
· Магніто-тверді ферити отримують спіканням порошків оксидів Fe, Ba і Co. За своїми магнітними властивостями вони поступаються литим сплавам Fe-Ni-Al. Оскільки вони являються діелектриками, то можуть використовуватись як постійні магніти в високочастотних магнітних полях без теплових втрат.
Властивості деяких феритів барію і кобальту приведені в таблиці.
| ферит | склад | Магнітна анізотропія | wmax, кДж/м3 | Вr , Тл |
| 6БИ240 | BaO×6Fe2 O3 | немає | 3 | 0,19 |
| 28БА190 | BaO×6Fe2 O3 | є | 14 | 0,39 |
| 10КА165 | CoO×6Fe2 O3 | є | 5 | 0,23 |
| 14КА135 | CoO×6Fe2 O3 | є | 7,5 | 0,28 |
Цифра, яка стоїть в марці на першому місці, визначає значення (Вх Нх )max =2wmax ; буква вказує метал в оксиді; букви И і А відповідно означають ізотропний чи анізотропний ферит; останні три цифри дорівнюють коерцитивній силі НсМ , яка визначена за намагнічуваністю М.
· Спечені магніто-тверді матеріали на основі порошкових сумішей К – кобальту, С – самарію, П – празеодима. Мають кристалічну гратку з малою симетрією, що визначає великі значення анізотропії і коерцитивної сили.
Марки сплавів: КС37, КС37А (37 % Sm, 63 % Co), КСП37, КСП37А(37 % Sm+Pr, 63 % Co). Цифра відповідає вмісту самарію чи середньому сумарному вмісту самарію та празеодима. Буква А в кінці марки вказує, що сплав має покращену текстуру.
3. Матеріали магніто-тверді, що здатні до деформації.
Сплави на основі пластичних металів заліза, хрому, кобальту, міді. Піддають гарячій і холодній пластичній деформації та застосовують для виготовлення постійних магнітів діаметром ≤ 100 мм. Отримують стрічку, дріт.
Високі магнітні властивості цих сплавів отримують після гартування та старіння, що пояснюється отриманням дрібнодисперсних феромагнітних фаз у немагнітній основі. Крім того, після пластичної деформації можливе формування кристалографічної текстури, що додатково покращує магнітні властивості.
Деформовані сплави для виготовлення магнітів
| Назва сплаву | Хімічний склад, % | Марка |
| Хромко | 45 Fe, 30 Cr, 25 Co | 30ХК25 |
| Вікаллой | 52 Co, 35 Fe, 13 V | 52К13Ф |
| Куніко | 50 Cu, 21 Ni, 29 Co | – |
| Куніфе | 60 Cu, 20 Ni, 20 Fe | – |
| Платинакс | 78 Pt, 22 Co | ПлК78 |
До групи магніто-твердих матеріалів відносять також леговану високовуглецеву сталь з вмістом вуглецю >1,0 %. Після гартування та низького відпускання така сталь має структуру мартенситу з дрібнодисперсними неферомагнітними включеннями цементиту, що забезпечує добрі магнітні властивості.
Магніто-тверда сталь є досить технологічною при гарячій обробці тиском та різанні, тому знайшла використання в магнітах великих розмірів.
Для підвищення прогартовуваності сталь легують хромом, а легування кобальтом та молібденом дозволяє покращити магнітні властивості. Найбільш типові марки магніто-твердої сталі представлені у таблиці.
| Сталь | Магнітна потужність, кДж/м3 | Коерцитивна сила, кА/м | Залишкова індукція, Тл |
| ЕХ3 | 1,2 | 4,8 | 0,95 |
| ЕХ5К5 | 1,6 | 8 | 0,85 |
| ЕМК10 | 1,8 | 10,5 | 0,80 |
| ЕХ9К15М2 | 2,4 | 13,6 | 0,80 |
У маркуванні магніто-твердих сталей перша буква Е вказує, що сталь є магніто-твердою. Решта букв та цифри вказують легуючий елемент і його вміст у відсотках.До окремої групи магніто-твердих матеріалів відносять сплави дисперсійного тверднення. Це сплави на базі систем: Fe-Ni-Al, Fe-Cu-Ni, Fe-Mo-Co, Fe-V-Co. Отримання високих значень коерцитивної сили в цих матеріалів слід пов’язати з процесом дисперсійного тверднення, який носить своєрідний характер. При термічній обробці розпад перенасиченого твердого розчину литих сплавів супроводжується виділенням високодисперсійних часток, які, крім того, мають кристалічну будову близьку до будови твердого розчину.
Сплави дисперсійного зміцнення мають наступні назви та склад:
· комоль (0,05 %С; 15 % Mo; 10 % Co; Fe – решта);
· альні (0,1 %С; 11…15 %Al; 20…25 %Ni; Fe – решта), марки АН1, АН2, АН3;
· альнісі (0,1 %С; 1 %Si; 13 %Al; 33 %Ni; Fe – решта), марка АНК;
· альніко (0,1 %С; 12…24 %Сo; 9…10 %Al; 13…20 %Ni; Fe – решта), марки АНКо1, АНКо2, АНКо3, АНКо4;
· магніко (0,1 %С; 20 %Сo; 8 %Al; 11 %Ni; Fe – решта).
ПРЕЦИЗІЙНІ МАГНІТНІ МАТЕРІАЛИ ЗІ СПЕЦІАЛЬНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ
З даного класу магнітних матеріалів можна виділити наступні групи:
· сплави з високою магнітною проникністю (пермалой, альсифер);
· сплави з підвищеною постійністю проникності та магнітною стабільністю (пермінвар, ізоперм);
· сплави з високою індукцією (пермендюр);