Dintre toate metalele sunt doar trei (fier Tc = 768 ° C, cobalt - Tc = 1121 ° C, nichel - Tc = 358 ° C), iar gadoliniu REM - Tc = 17 ° C prezintă o feromagnetism la temperaturi pozitive. Feromagnetism numitul stat magnetic macro volume materiale scopic (domenii) în care momentele magnetice ale atomilor (ioni) sunt paralele și au aceeași orientare în spațiu. [Domenii (din regiunea franceză) regiuni feromagnetice, în dimensiunile de 10 -5 până la 10 -2 cm, în cristale feromagnetice în care momentele magnetice atomice sunt orientate în paralel, adică sunt în stare de magnetizare spontană]. Ferromagnetismul se manifestă prin capacitatea materialelor de a îngroșa în mod semnificativ linii magnetice de forță. Această capacitate a materialelor este caracterizată prin permeabilitate magnetică [# 956; = B / # 956; 0 H]. Permeabilitatea magnetică relativă a metalelor feromagnetice atinge zeci și sute de mii de unități; pentru restul - aproape de unitate. Pentru diamagnete este mai mică decât zero, paramagnetele sunt mai mari decât zero.
Informații de bază despre proprietățile magnetice sunt date de curbele de magnetizare date în figura 13.1. Curba 2 este curba inițială de magnetizare, curba 1 arată schimbarea inducției magnetice ca funcție a intensității câmpului pentru magnetizare ulterioară și demagnetizare. Zona delimitată de această curbă (numită buclă de histereză) este așa-numita pierdere de histereză, adică energia folosită pentru magnetizare. Cele mai importante sunt următoarele caracteristici magnetice, determinate din curba de magnetizare:
Inducția reziduală Br. Aceasta este inducția magnetică care rămâne în eșantion după magnetizare și îndepărtarea câmpului magnetic.
Forța coercitivă Hc este intensitatea câmpului magnetic extern al semnalului opus, care trebuie aplicată pe eșantion, pentru ao demagnetiza complet. Caracterizează duritatea magnetică (rigiditatea) materialului.
Aliajele magnetice sunt împărțite în două grupe, care diferă brusc de forma curbei de histereză și de valorile principalelor caracteristici magnetice. Primul grup include aliaje magnetice-dur (Figura 13.2a), caracterizat în principal de valoarea mare a forței coercitive și a inducției reziduale. Ele sunt folosite pentru magneți permanenți.
Figura 13.1 - Curba de magnetizare: 1 - curba de histereză; 2 - curba primară
Figura 13.2 - Curba de histereză pentru aliaje magnetice solide (a) și magnetice (6)
Al doilea grup include aliaje magnetice (figura 13.2b). Acestea se caracterizează printr-o valoare scăzută a Hc și pierderi mici datorate histerezisului. Ele sunt utilizate ca aliaje supuse magnetizării alternante (de exemplu, miezuri de transformatoare).
Efectul dopajului și tensiunilor interne. Alierea metalului cauzează o creștere a durității magnetice. Dacă se formează numai o soluție solidă, atunci duritatea magnetică (adică forța coercitivă) crește ușor; formarea celei de-a doua faze după dopaj într-o cantitate mai mare decât limita de solubilitate crește în mod activ forța coercitivă. Cu cât dispersia celei de-a doua faze a aliajului este mai mare, cu atât este mai mare forța coercitivă.
Stresurile din zăbrele cauzate de munca la rece sau transformările de fază, rafinarea cerealelor și alte deviații de la starea de echilibru cauzează, de asemenea, o creștere a forței coercitive. Aceasta înseamnă că modificările în structură care determină o creștere a durității mecanice măresc duritatea magnetică (forța coercitivă). Acest lucru justifică utilizarea termenilor - duritate magnetică sau moale.
Oțeluri și aliaje pentru magneți permanenți (aliaje magnetice dure). Aliajele tari magnetice includ:
1) Oțel carbon - este folosit pentru a face magneți mici. De obicei, pentru acest scop se utilizează oțelul U10-U12, care după răcire are valoarea Нс = 60 ÷ 65 Э și Вr = 8000 ÷ 8500 Gs (Tabelul 13.1).
Tabelul 13.1 - Compoziția oțelului pentru magneți permanenți,% (GOST 6862-71)
2) Oțelul de crom (1% C și 1,5 sau 3% Cr) are aproximativ aceleași proprietăți magnetice ca și carbonatul. Aceste oțeluri au o duritate ridicată și, prin urmare, magneții mari pot fi făcuți din ele.
3) Oțelurile de cobalt (conținând, împreună cu cromul, 5 sau 15% Co) au cele mai mari proprietăți magnetice în comparație cu alte oțeluri. Scăderea cobaltului și faptul că sunt obținute proprietăți magnetice superioare în aliaje de Fe-Ni-Al (mai puțin deficitare) au limitat extrem de mult utilizarea oțelurilor de cobalt.
Aliajele Fe-Ni-Al (11-14% Al, 22-34% Ni, restul fierului) al mărcii Alni au o forță coercitivă de 400-500 Oe cu o inducție reziduală de 6000-7000 G. O astfel de valoare mare a proprietăților magnetice face posibilă producerea unor magneți puternici de dimensiuni și mase foarte mici, ceea ce are o importanță deosebită pentru realizarea instrumentelor (Figura 13.3).
Pentru a obține proprietăți magnetice ridicate ale oțelului supus unui tratament complex-ter nomice constând din pre-normalizare (temperare a aerului), stingerea cu temperatură obișnuită în apă sau ulei și mică otpus Single (preferabil cu rece pre-tratament). Moduri de tratare termică și proprietăți magnetice garantate. sunt prezentate în Tabelul 13.2.
Tabelul 13 - Tratamentul termic și proprietățile magnetice ale oțelurilor magnetice (GOST 6862-71)
Tratamentul termic 1. ° С
Proprietăți magnetice (nu mai puțin de)
1 Tratament la rece la -70 ° C 2 Lăsați după răcire la 100 ° C.
călire aerului ridicată (sau normalizare) necesare pentru a dizolva incluziuni mari de faze carburi, care în încălzirea obișnuită pentru stingerea (indicate în coloana a treia din tabelul 2.13) nu poate fi dizolvat în Aust-Nita, rezultatul nu ar fi atins proprietăți magnetice ridicate. Tratamentul la rece elimină austenita reziduală paramagnetică și astfel sporește proprietățile magnetice. Lăsarea la 100 ° C ușoară reduce forța coercitivă, dar își stabilizează amploarea în timp. Magneții din oțel sunt fabricați utilizând aceeași tehnologie ca și alte piese din oțel, de exemplu prin forjare cu recoacere și prelucrare ulterioară.
Figura 13.3 - Dimensiunea magneților din diferite materiale magnetice. având aceeași putere magnetică
Forța de coerciție deosebit de ridicată a aliajelor Fe-Ni-Al și comportamentul lor neobișnuit în timpul tratamentului termic au fost studiate în mod repetat. În unele cazuri, aliaje ajung forța coercitivă maximă deja în stare turnată sau după încălzire între 1000 ° C și punctul de topire și a doua răcire ulterioară cu viteza controlată (de exemplu, 10-20 ° C lo Kunda) (Figura 13.4a). În același timp, răcirea rapidă se obține o forță coercitivă redusă, care nu reușește să crească valorile de eliberare obținute prin călire cu o rată medie de răcire (Figura 13.4b). Rata de răcire, care asigură forța maximă de coerciție, se numește rata critică de răcire.
Tabelul 13.3 - Compoziția și proprietățile aliajelor magnetice turnate Fe-Ni-A1
Figura 13.4 - Forța coercitivă a aliajului Fe-Ni-A1 (27,4% Ni, 14,7% Al): a - în funcție de viteza de răcire când este stinsă de la 1250 ° C; b - în funcție de temperatura de temperare
Aliajul de pornire, o singură fază (# 946; faze de) body- lea cub în timpul răcirii din etsya temperaturi ridicate complet degradare pentru a forma faze foarte feromagnetice # 946; 1 și # 946; 2. având, de asemenea, laturi de cristal centrate pe corp. Compoziția chimică a fazelor este semnificativ diferită: # 1-faza este aproape de glandă, # 2-faza este o soluție solidă bazată pe compusul chimic NiAl. Ambele faze au o structură cristalină ordonată. Deoarece zăbrele din cele două faze de același tip și parametrii lor sunt apropiate unul de altul, între ele păstrează relație puternică și coerentă a statului vechi această conexiune-ing proprietatea de stres la interfața de fază. Un tip similar de structură eterogenă, constând din # 946; 1- și # 2, 2 faze cu cuplare coerentă fără distorsionare, are forța cea mai mare coercitivă.
Astfel, obținerea unei stări de coercivitate ridicată este redusă la separarea inițială - faze pentru coerente foarte dispersate # 946; 1- și În faza 2, care conduce la apariția tensiunilor mari și la distorsiunea laturilor cristaline ale fazelor, la fragmentarea blocurilor structurii mozaicului. Pentru cea mai reușită implementare a acestui proces, dezintegrarea treptată # 946; - faze. Există două intervale de temperatură de degradare treptată. În intervalul superior (900-800 ° C), are loc un proces pregătitor, iar în cel mai scăzut (700-600 ° C) procesul de decădere dispersivă se termină cu suficientă completare. O astfel de stare a aliajului nu poate fi realizată prin stingerea bruscă și temperarea, deoarece stingerea fixează complet starea # 946; - nu permite procesele pregătitoare să continue; prin urmare, la pornirea ulterioară (700-600 ° C) se poate observa numai a doua etapă de descompunere și forța coercitivă nu atinge valoarea maximă.
Proprietățile magnetice ale aliajelor Ni-Al depind puternic de masa magnetului și de compoziția sa chimică. Cu cât magnetul este mai masiv, cu atât mai lent este necesar să-l răciți cu o compoziție chimică dată, astfel încât fisurile să nu iasă. Dar, în același timp, viteza de răcire poate fi mai mică decât "critică", iar proprietățile magnetice nu vor atinge valoarea maximă. Cele mai mari proprietăți magnetice sunt realizate la 27-32% Ni și 12-14% Al (restul este fier). Nichelul crește rata critică de răcire, iar aluminiu îl reduce.
Se folosesc, de asemenea, aliaje Al-Ni cu adaosuri de siliciu (1-2%). Aceste aliaje au o forță coercitivă foarte ridicată (până la 640 Oe) la inducerea pe termen moderata (400-500 Gauss) și răcirea vitezei TION critică scăzută, ceea ce este foarte important în fabricarea de magneți în vrac. Adăugarea de cupru la aliajele Fe-Ni-Al poate înlocui parțial nichelul scump și poate îmbunătăți proprietățile aliajului. Introducerea unui aliaj cu 22% Ni până la 6% Cu crește Hc fără scăderea Br. Cele mai mari proprietăți magnetice sunt obținute prin introducerea simultană a cuprului și a cobaltului. Aceasta din urmă mărește forța coercitivă și inducția reziduală.
Fenomene care apar în timpul procesării termice într-un câmp magnetic. După cum se știe, tranziția aliajului de la starea paramagnetică la feromagnetic (punctul Curie) este apariția în ea Oblas-magnetizare spontană tei. Dacă în acest moment pentru a acționa asupra câmpului magnetic puternic din aliaj, aliajul va microvolumes deformare-ductilă mecanice cauzate de rotația acestor regiuni, de-seeking Ori orientate de-a lungul liniilor de câmp ale câmpului magnetic exterior. Rotația regiunilor de magnetizare spontană (de exemplu, deformarea plastică) poate apărea mai ușor, cu atât este mai mare temperatura din aliaj la acel moment, adică, cu cât este mai mare punctul Curie. Adaosul de cobalt mărește foarte mult această temperatură. Prin urmare, tratamentul termomagnetic al aliajelor Ni-Al cu aditivi mari de cobalt are un efect semnificativ.
Recent, s-au folosit diferite aliaje texturate deformabile magnetic. Aceste aliaje sunt ușor de manevrat prin tăiere și sunt produse în principal sub formă de benzi, benzi etc. De exemplu, un aliaj poate fi indicat de Vikalla. Un tip de vicalloy (52% Co, 14% V, Fe - restul) dă o inducție reziduală de aproximativ 10.000 Oe cu o forță coercitivă de aproximativ 400 Gs. Aliaje extrem de coercitive pe baza compușilor de metale rare
Baza 1 [303-306, 318-325], 2 [540-546]
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: