1. Литые магнитотвердые материалы на основе сплавов Fe-Ni-Al и Fe-Ni-AI-Co, легированных медью, титаном, ниобием и некоторыми другими элементами.

Сплавы этой Группы характеризуются хорошими магнитными свойствами, но плохими механическими качествами (низкой пластичностью и высокой твердостью). В процессе изготовления для ряда сплавов применяют термомагнитную обработку и направленную кристаллизацию, что повышает их магнитные свойства за счет образования магнитной текстуры. Высококоэрцитивное состояние материалов данной группы объясняется механизмом дисперсион ного твердения сплавов. Эти сплавы имеют большое значение и составляют приблизительно 80% всех потребляемых в народном хозяйстве магнитотвердых материалов.

2. Порошковые магнитотвердые материалы, получаемые путем прессования порошков с последующей термообработкой.

В зависимости от особенностей производства и физических процессов образования высококоэрцитивного состояния материалы (магниты) этой группы подразделяют на металлокерамические, металлопластические, оксидные и из микропорошков.

Металлокерамические магниты получают из металлических порошков путем прессования без связующего материала и спекания при высокой температуре. По магнитным свойствам они лишь немного уступают литым магнитам, но дороже последних.

Металлопластические магниты изготавливают, как и металлокерамические, из порошков, но прессуют вместе с изолирующей связкой и подвергают нагреву до невысокой температуры, необходимой для полимеризации связующего вещества. По сравнению с литыми магнитами они имеют пониженные магнитные свойства, но обладают большим электрическим сопротивлением, малой плотностью и относительно дешевы.

Среди оксидных магнитов практическое значение имеют магниты на основе феррита бария и феррита кобальта. Технология их производства имеет много общего с технологией производства магнитомягких ферритов. Бариевые магниты применяют как изотропные, так и анизотропные; кобальтовые - только анизотропные. Максимальная магнитная удельная энергия у оксидных магнитов ниже, чем у железоникельалюминиевых. Но оксидные магниты обладают большей коэрцитивной силой, дешевле, не содержат дефицитных элементов, а также имеют очень большое удельное сопротивление, что позволяет применять их в высокочастотных устройствах. Существенным недостатком этих магнитов является значительная зависимость их свойств от температуры.

Магниты из микропорошков в основном изготавливают из железа или железа с кобальтом и на основе интерметаллического соединения марганец-висмут. Высококоэрцитивное состояние этих материалов объясняется особенностями намагничивания однодоменных частиц. Магниты из микропорошков имеют ограниченное применение.

3. Прочие магнитотвердые материалы. К этой группе относят устаревшие, но еще применяемые материалы, например мартенсит-ные стали; материалы, к механическим или магнитным свойствам которых предъявляют особые требования,- пластически деформируемые сплавы, сплавы с особо вьюокой коэрцитивной силой на основе благородных металлов, эластичные магниты, магнитные ленты для звукозаписи; материалы, имеющие пока ограниченное применение,- например, весьма перспективные сплавы на основе редкоземельных элементов.

Рис. 2.31. Схематическое изображение кривых намагничивания,

характеризующих свойства магнитотвердых материалов

Магнитотвердые материалы применяют для изготовления постоянных магнитов. При этом используется магнитная энергия, возникающая между полюсами магнита. Следовательно, магнитные цепи с постоянными магнитами должны быть разомкнутыми, т. е. иметь полезный (рабочий) воздушный зазор. Поток в зазоре возникает после намагничивания материала при кратковременном помещении его в сильное магнитное поле.

На рис. 2.31 приведены кривые, характеризующие магнитные свойства магнитотвердых материалов. В дальнейшем будем считать, что магнит намагничен до намагниченности насыщения /« или соответственно до индукции насыщения Bs.

После снятия внешнего поля магнитные свойства материала характеризуются кривой размагничивания - участком гистерезис-ной петли, расположенным во втором квадранте. Положение рабочей точки А на этой кривой определяется конфигурацией магнитной цепи системы с постоянным магнитом. Индукцию Ва называют кажущейся остаточной индукцией или остаточной индукцией в разомкнутой цепи.

Удельная магнитная энергия во внешнем пространстве

Wa, m/uBAHAj2.

(2.19)

в некотором масштабе энергию Wa можно представить в виде площади прямоугольника со сторонами Ва и На (на рис. 2.31 прямоугольник заштрихован).

При изменении конфигурации магнитной цепи, например величины воздушного зазора, меняется положение рабочей точки на кривой размагничивания. Если цепь замкнута, то индукция будет наибольшей, равной остаточной индукции Вг материала. Но так как воздушный зазор, где может быть использована энергия магнита, при этом отсутствует •(Я=0), то W=0. Второму предельному значению, при котором энергия также равна нулю, соответствует Я= = Яс; ВО.

Из рис. 2.31 видно, что точке D соответствует наибольшее значение удельной магнитной энергии Bmax- Этот параметр является важнейшим при оценке качества магнитотвердого материала. Иногда вместо энергии Wjaax пользуются пропорциональной ей величиной {ВН)max, называемой энергетическим произведен и-е м. Для применяемых материалов Wmax имеет значения приблизительно от 1 кДж/мЗ (хромистая сталь) до 50 кДж/м (материал с магнитной и кристаллической текстурой). Для сплава SmCos получена энергия Bmax свыше 80 кДж/м, а для монокристалла S,mCo5,3- 128 кДж/мЗ.

Максимальная энергия тем больше, чем больше остаточная индукция Вг, коэрцитивная сила Не к коэффициент выпуклости кривой размагничивания материала:

(ВЯ),ах 2.20)

ВгНс

При изображении кривых намагничивания в координатах цо1= =f{H) остаточная индукция сохраняет то же значение, что и в координатах B-f{H), а коэрцитивная сила по намагниченности

1НсФвНс=Нс.

В процессе эксплуатации магнита положение рабочей точки не остается постоянным. Изменение магнитного состояния происходит при этом по кривым возврата, представляющим собой частные петли гистерезиса, одна из вершин которых лежит на кривой размагничивания. Кривые возврата являются весьма узкими, поэтому их обычно заменяют прямыми возврата (на рис. 2.31 прямые АЕ и DF). Ход прямой возврата оценивается коэффициентом возвр ата

(2.21)

где АВ - изменение индукции, соответствующее изменению поля АН (см. рис. 2.31).

На рис. 2.31 представлена зависимость рд=ДВ). Чем меньше Коэффициент возврата, тем меньше изменения кажущейся остаточной индукции в результате смещения положения рабочей точки. Значит, коэффициент возврата определяет в некоторой степени стабильность магнитной цепи.