Магнитно-твёрдые материалы

магнитно-жёсткие (высококоэрцитивные) материалы, Магнитные материалы, которые намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магнитных полях напряжённостью в тысячи и десятки тысяч а/м(10²—10³ э). М.-т. м. характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы (См. Коэрцитивная сила)H_c, остаточной индукции B_r, магнитной энергии (BH) _maxна участке размагничивания — спинке петли Гистерезиса (см. таблицу). После намагничивания М.-т. м. остаются магнитами постоянными (См. Магнит постоянный) из-за высоких значений B_r и H_c. Большая коэрцитивная сила М.-т. м. может быть обусловлена следующими причинами: 1) задержкой смещения границ доменов (См. Домены) благодаря наличию посторонних включений или сильной деформации кристаллической решётки; 2) выпадением в слабомагнитной матрице мелких однодоменных ферромагнитных частиц, имеющих или сильную кристаллическую анизотропию, или анизотропию формы.

М.-т. м классифицируют по разным признакам, например, по физической природе коэрцитивной силы, по технологическим признакам и другим. Из М.-т. м. наибольшее значение в технике приобрели: литые и порошковые (недеформируемые) магнитные материалы типа Fe — Al — Ni — Со; деформируемые сплавы типа Fe — Со — Mo, Fe — Со — V, Pt — Со; Ферриты (гексаферриты и кобальтовый феррит). В качестве М.-т. м. используются также соединения редкоземельных элементов (особенно лёгких) с кобальтом; магнитопласты и магнитоэласты из порошков ални, альнико, ферритов со связкой из пластмасс и резины (см. Магнитодиэлектрики), материалы из порошков Fe, Fe — Со, Mn — Bi, SmCo₅.

Высокая коэрцитивная сила литых и порошковых М.-т. м (к ним относятся материалы типа альнико, магнико и другие) объясняется наличием мелкодисперсных сильномагнитных частиц вытянутой формы в слабомагнитной матрице. Охлаждение в магнитном поле приводит к предпочтительной ориентации у этих частиц их продольных осей. Повышенными магнитными свойствами обладают подобные М.-т. м., представляющие собой монокристаллы или сплавы, созданные путём направленной кристаллизации (См. Кристаллизация) [их максимальная магнитная энергия (BH) _max достигает 10⁷гс·э]. М.-т. м. типа Fe — Al — Ni — Со очень тверды, обрабатываются только абразивным инструментом или электроискровым методом, при высоких температурах их можно изгибать. Изделия из таких М.-т. м. изготавливаются фасонным литьём или металлокерамическим способом.

Деформируемые сплавы (важнейшие из них — комолы и викаллои) более пластичны и значительно легче поддаются механической обработке. Дисперсионно-твердеющие сплавы типа Fe — Со — Mo (комолы) приобретают высококоэрцитивное состояние (магнитную твёрдость) в результате отпуска после закалки, при котором происходит распад твёрдого раствора и выделяется фаза, богатая молибденом. Сплавы типа Fe — Со — V (викаллои) для придания им свойств М.-т. м, подвергают холодной пластической деформации с большим обжатием и последующему отпуску. Высококоэрцитивное состояние сплавов типа Pt — Со возникает за счёт появления упорядоченной тетрагональной фазы с энергией анизотропии 5·10⁷ эрг/см³. Из литых, порошковых и деформируемых М.-т. м. изготавливают постоянные магниты, используемые в измерительных приборах (например, амперметрах и вольтметрах постоянного тока), в микродвигателях и гистерезисных электрических двигателях, в часовых механизмах и др. К М.-т. м. относятся гексаферриты, то есть ферриты с гексагональной кристаллической решёткой (например, BaO·6Fe₂O₃, SrO·6Fe₂O₃). Кроме гексаферритов, в качестве М.-т. м. применяется феррит кобальта CoO·Fe₂O₃ со структурой Шпинели, в котором после термической обработки в магнитном поле формируется одноосевая анизотропия, что и является причиной его высокой коэрцитивной силы. Магнитно-твёрдые ферриты применяются для работы в условиях рассеянных магнитных полей и в СВЧ-диапазоне. Изделия из ферритов изготовляют методами порошковой металлургии (См. Порошковая металлургия).

Основные характеристики важнейших магнито-твердых материалов

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Марка материала  | Основной состав, %         | B_r·10^–3, гс   | H_c, э      | (BH)_max, Мгс·э   |

|     | (по массе)        |    |      |         |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| У13       | 1,3C, ост. Fe    | 8         | 60         | 0,22          |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Е7В6    | 0,7C, 0,4Cr, 5,7W, 0,4Si, ост. Fe       | 10,4    | 68         | 0,36          |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| ЕХ9К15М      | 1C, 9Cr, 15Co, 1,5Mo, ост. Fe    | 8,2      | 160        | 0,55          |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| 12КМВ12 (комол)          | 12Co, 6Mo, 12W, ост. Fe   | 10,5    | 250        | 1,1    |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| ЮНД4 (ални)         | 25Ni, 12Al, 4Cu, ост. Fe    | 6,1      | 500        | 0,9    |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| ЮНДК24 (магнико)        | 14Ni, 8Al, 24Co, 3Cu, ост. Fe     | 12,3    | 600        | 4       |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| ЮНДК35Т5ВА (тиконал)       | 14Ni, 8Al, 35Co, 3Cu, 5Ti, Nb<>  | 10       | 1500      | 10     |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| ПлК 76 (платинакс)        | 76Pt, ост. Co    | 7,9      | 4000      | 12     |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| 52КФ (викаллой)    | 52Co, 13V, ост. Fe    | 6         | 500        | –       |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| 2ФК (Co феррит)   | CoO·Fe₂O₃        | 3         | 1800      | 2       |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| 1БИ (Ba феррит)   | BaO·6Fe₂O₃ (изотропный)         | 2         | 1700      | 1       |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| 3БА (Ba феррит)   | BaO·6Fe₂O₃ (анизотропный)      | 3,7      | 2000      | 3,2    |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| 3СА (Sr феррит)    | SrO·6Fe₂O₃ (анизотропный)       | 3,6      | 3200      | 3       |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Co₅Sm          | Co₅Sm (анизотропный)      | 9,4      | BH_c=8500     | 21     |

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Лит. см. при ст. Магнитные материалы.

И. М. Пузей.

МАГНИТНО-ТВЁРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ

(магнитно-жёсткие или высококоэрцитивные материалы), магнитные материалы (ферро- и ферримагнетики), к-рые намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магн. полях, напряжённостью в тысячи и десятки тысяч А/м (102—103 Э). М.-т. м. характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы Нс, остаточной индукции Br, магн. энергии (ВН)макс на участке размагничивания петли гистерезиса (табл.). После намагничивания М.-т. м. остаются магнитами постоянными из-за высоких значений Br и Нс. Большая коэрцитивная сила М.-т. м. может быть обусловлена след. причинами: 1) задержкой смещения границ доменов из-за посторонних включений или сильной деформации крист. решётки; 2) выпадением в слабомагн. матрице мелких однодоменных ферромагн. ч-ц, имеющих или сильную крист. анизотропию, или анизотропию формы.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВАЖНЕЙШИХ МАГНИТНО-ТВЁРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

М.-т. м. классифицируют по разным признакам, напр. по физ. природе коэрцитивной силы, по технологич. признакам. Из М.-т. м. наибольшее значение в технике приобрели: литые и порошковые (очень твёрдые, недеформируемые) сплавы типа Fe — Аl—Ni—Со; более пластичные (деформируемые) сплавы типа Fe—Со—Мо, Fe—Со—V, Pt—Co и ферриты. В качестве М.-т. м. используются также соединения редкозем. элементов с Со; магнитопласты и магнитоэласты из порошков сплавов ални и альнико, ферритов со связкой из пластмасс и резины (см. МАГНИТОДИЭЛЕКТРИКИ); материалы из порошков Fe, Fe—Со, Mn — Bi, SmCo5. Высокая коэрцитивная сила литых и порошковых М.-т. м. (к ним относятся материалы типа альнико, магнико и др.) объясняется наличием мелкодисперсных сильномагн. ч-ц вытянутой формы в слабомагн, матрице. Охлаждение в магн. поле приводит к преимуществ. ориентации продольных осей этих ч-ц по полю. Повышенными магн. св-вами обладают подобные М.-т. м., представляющие собой монокристаллы или сплавы, созданные путём направленной кристаллизации. Их максимальная магн. энергия (.ВH)макс достигает 107Гс
• Э. Дисперсионно-твердеющие сплавы типа Fe—Со—Mo (комолы) приобретают высококоэрцитивное состояние (магн. твёрдость) в результате отпуска после закалки, при к-ром происходит распад тв. р-ра и выделяется фаза, богатая молибденом. Сплавы типа Fe—Со—V (викаллои) для придания им св-в М.-т. м. подвергают холодной пластич. деформации с большим обжатием и последующему отпуску. Высококоэрцитивное состояние сплавов типа Pt—Co возникает за счёт появления упорядоченной тетрагональной фазы с энергией магн. анизотропии 5
• 107 эрг/см3. К М.-т. м. относятся гексаферриты, т. е. ферриты с гексагональной крист. решёткой (напр., BaO
• 6Fe2O3, SrO
• 6Fe2O3). В феррите кобальта CoO
• Fe2O3 со структурой шпинели после термич. обработки в магн. поле формируется одноосевая анизотропия, что и явл. причиной его высокой коэрцитивной силы.