жении атомов, т. е. кристаллоподобное состояние существует лишь на расстояниях, соизмеримых с межатомными (ближний порядок).

Для аморфных магнитных материалов (АММ) характерно ме-тастабильное неравновесное термодинамическое состояние. Однако, существует интервал рабочих температур с верхним пределом Га, в котором перестройка их структуры происходит крайне медленно, а следовательно, и физические свойства АММ существенно не меняются. При нагревании аморфных сплавов выше Та они переходят при Т=Тх в равновесное двухфазное кристаллическое состояние, причем этот переход в большинстве случаев осуществляется постепенно путем диффузии через однофазное метастабильное кристаллическое состояние.

АММ присуща анизотропия, причинами которой являются внешние и внутренние напряжения, возникающие в процессе изготовления и вследствие термообработки. АММ отличаются высочайшей химической однородностью.

Известно, что структура твердых тел зависит в основном от условий перехода из жидкого состояния в твердое. Аморфное состояние формируется при высокой скорости охлаждения жидкости, так как при этом частицы не успевают выстроиться в правильную кристаллическую структуру.

Существует несколько способов производства АММ, когда-аморфная структура получается за счет быстрого охлаждения из. жидкого, газообразного или ионизированного состояния.

Наиболее широко применяют метод быстрой закалки расплава в нескольких модификациях, различающихся способом отвода теплоты. Например, ленты или листы шириной несколько миллиметров и толщиной меньше 100 мкм получают следующим образом.. Жидкий горячий расплав в аргоновой среде для предотвращения окисления выдавливают через кварцевое сопло на специальное охлаждающее устройство, которое вращается со скоростью 20 м/с. Скорость охлаждения, необходимая для получения аморфного состояния, составляет 10*-10 град/с. Такую скорость можно обеспечить только при изготовлении очень тонкого сортамента.

Крупные изделия из АММ получают методом горячего прессования. Цилиндрические образцы малой пористости диаметром 25 мм и длиной 10 мм изготавливают так. Сначала получают порошок для прессования, измельчая ленту исходного аморф.ного сплава. Процесс прессования производят при температуре не выше 600° С с помощью ударной волны. Для ее получения используют газовую пушку, которая с высокой скоростью выстреливает поток пластиковых частиц в направлении аморфного порошка. В результате создается динамическое воздействие на порошок и, как следствие,, спрессовывание его частиц. Эта технология обеспечивает оптимальные условия охлаждения расплавленных зон, так как основная тепловая энергия выделяется на поверхности прессуемого порошка, практически не передаваясь внутрь частиц, которые остаются холодными.

процесс производства АММ дешевле, чем традиционных листовых магнитомягких материалов.

Металлические магнитомягкие аморфные сплавы содержат 75-85% одного или нескольких переходных металлов (Fe, Со, Ni), сплавленных с 15-25% металлоида (стеклообразователя), в качестве которого используют бор, углерод, кремний, фосфор.

Для придания дополнительных свойств вводят дополнительные элементы, чаще всего металлы: хром, тантал, ванадий, марганец и др. Легирование марганцем повышает электрическое сопротивление АММ. Тантал и ванадий повышают температурную стабильность магнитных свойств. Хром придает АММ высокие антикоррозийные свойства. Молибден улучшает частотные свойства АММ.

Магнитные и физико-химические свойства АММ, их стабильность зависят от химического состава, который определяет необходимые для аморфного состояния электронную и атомную структуры.

Введение металлоидов уменьшает намагниченность насыщения, понижает точку Кюри, ухудшает температурные коэффициенты магнитных свойств, но при этом увеличивает удельное сопротивление, повышает твердость и прочность сплавов, их коррозийную стойкость. Изменение свойств в нужную сторону можно обеспечить варьированием сорта и концентрации металлоида. Диапазон температурной устойчивости сильно зависит от химического состава АММ. Максимальная температура Га» (0,34-0,35)Гер, где Гер - средняя температура плавления компонентов сплава (6 - 0,45 Гср)-

По магнитным свойствам аморфные магнитные сплавы не уступают электротехническим сталям и пермаллоям. Большинство и» них обладает петлей гистерезиса с высокой прямоугольностью. Удельное сопротивление АММ р= 1,254-1,8 мкОм-м. Магнитные потери в переменных полях на высоких частотах (вплоть до 100 кГц для лучших сплавов) и малых уровнях индукции ниже потерь кристаллических сталей и составляют в среднем 0,1 Вт/кг при /= 103 Гц и В=0,1 Тл.

Магнитострикция может иметь любой знак и по значению (15-10~-30-10-) соизмерима с кристаллическими сплавами. Изменяя химический состав, получают АММ с практически нулевой магнитострикцией.

По механическим свойствам аморфные магнитные сплавы превосходят кристаллические стали. Для них характерно соединение высокой прочности, твердости, пластичности. Они используются для производства магнитных головок.

Очень важным обстоятельством, стимулирующим внедрение АММ в качестве материала для сложных магнитопроводов, сердечников импульсных трансформаторов, магнитных экранов, является необязательность отжига при изготовлении из них изделий.

Для получения оптимальных свойств АММ применяют термическую или термомагнитную (ТМО) обработку, что позволяет дополнительно повысить магнитную индукцию и улучшить прямоугольность петли гистерезиса. Однако режим ТМО для АММ более

простой, чем для пермаллоя, в частности для некоторых типов АММ ее можно осуществлять на воздухе.

Наиболее перспективными являются железоникелевые (407о Fe, 40% Ni, 14% Р, 6% В), высококобальтовые (70% Со, 5% Fe, 15%Si, 10% В) и высокожелезистые (80% Fe, 16% Р, 3%С, 1% В) аморфные сплавы. В СССР налажено производство аморфных материалов на основе перечисленных соединений. Основные магнитные свойства промышленных марок приведены в табл. 2.17.

Таблица 2.17. Магнитные свойства аморфных сплавов

Примечание. Значения цх указаны при различных режимах термической обра-отки: верхняя цифра соответствует свойствам при закалке пз расплава, вторая - после ТМО, оптимальные режимы которой индивидуальны для каждой марки (ТМО для 45НПР-А, 85КСР-4 отпуск в продольном, поле 1.2-1,6 кА/м прн 300°С в течение 1,5 ч, для 44НМР-А, 94ЖСР-А - 800 А/м при 365°С в течение 2 ч, с последующим охлаждением со скоростью 15°С/мин до 100°С)

Плотность этих материалов у=7,3--8 г/см. Твердость по Вик-керсу HV=750-f-1030. Петли гистерезиса характеризуются высокой прямоугольностью, особенно для сплавов 85КСР-А, которые применяются в ячейках памяти. Аморфный сплав 45НПР-А после ТМО может быть использован для сердечников магнитных устройств, работающих в диапазоне частот до 50 кГц.

МАГНИТОТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ

§ 2.13. Классификация и предъявляемые к материалам требования

Магнитотвердые материалы (материалы для постоянных магнитов) классифицируют по основному способу получения материала. В соответствии с этим можно указать следующие группы: