Магнитно-твёрдые материалы
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) Hc, остаточной индукции Br, магнитной энергии (BH) max на участке размагничивания - спинке петли Гистерезиса (см. таблицу). После намагничивания М.-т. м. остаются магнитами постоянными (См. Магнит постоянный) из-за высоких значений Br и Hc. 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 107 гс·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, % | Br·10-3, гс | Hc, 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<1 | 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 | BHc=8500 | 21 |
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Лит. см. при ст. Магнитные материалы.
И. М. Пузей.