Кроме основных магнитных свойств (Wmax и рд), при оценке магнитотвердых материалов могут оказаться существенными механические свойства (прочность), в процессе производства - обрабатываемость материала, а также плотность, электрическое сопротивление, стоимость и др. Особенно важен в некоторых случаях вопрос стабильности магнитных свойств.

§2.14. Стабильность постоянных магнитов

Магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом, меняется с течением времени и при воздействии внешних условий: магнитных полей, механических нагрузок, температуры, радиации, изменений магнитного сопротивления, от влияния соседних ферромагнитных масс.

Различают структурную и магнитную нестабильность.

Структурная нестабильность связана с кристаллическим строением, фазовыми превращениями, уменьшением внутренних напряжений и т. п. Магнитные свойства, изменяющиеся в результате структурной нестабильности (структурное старение), могут быть восстановлены только регенерацией структуры, например путем повторной термической обработки материала.

Степень структурного старения у разных материалов различна.

Структурную стабильность сплавов Fe-Ni-Al-(Co) можно повысить частичным снятием напряжений посредством отпуска магнитов при повышенной температуре с последующим медленным охлаждением.

Магнитная нестабильность обусловливается изменением магнитной (доменной) структуры вещества, стремящейся к устойчивому термодинамическому равновесию как во времени (магнитное старение), так и при изменении внешних условий. Магнитная нестабильность может быть обратимой и необратимой. При возвращении внешних условий к исходным, когда магнитные свойства восстанавливаются, имеют место обратимые изменения, при наличии гистерезиса- необратимые. Необратимые изменения, вызванные магнитной нестабильностью, можно устранить повторным намагничиванием материала.

Магнитное старение происходит по закону, близкому к логарифмическому. Количественно оно определяется.кривой размагничивания, относительными размерами магнита (положением рабочей точки) и внешними условиями, в которых находится материал: температурой, механическими напряжениями и т. п.

Магнитное старение постоянных магнитов в зависимости от вида материала и положения рабочей точки меняется от десятых долей процента до нескольких процентов в год.

На рис. 2.32 приведены зависимости, характеризующие временное магнитное старение магнитов из некоторых магнитотвердых материалов при разном положении рабочей точки (разном отношении BjH). Рис. 2.32 хорошо отражает логарифмический характер

этих зависимостей (для оси времени взят логарифмический масштаб).

Рассмотрим магнитную нестабильность, вызванную изменением условий эксплуатации магнита. Наиботее наглядно это можно сделать, анализируя действие возмущающего поля +АЯ * на систему, характеризующуюся рабочей точкой А, которой соответствует кажущаяся магнитная индукция (рис. 2.33).

Рис. 2.32. Естественное магнитное старение магнитов из некоторых сплавов при комнатной температуре:

; 10 (1мес.) 10 (ПоЮ WHW/iBT) w<-. Дней после намагничибания

При действии поля -\АН изменение магнитного состояния произойдет по прямой возврата ЛС и кажущаяся магнитная индукция станет равной В с. После устранения поля магнитное состояние практически изменится по прямой СА и индукция возвратится к исходному значению Ва, т. е. произойдет обратимое изменение магнитных свойств.

При действии поля -ДЯ рабочей станет точка F. После устранения поля магнитное состояние, изменяясь по прямой возврата EF, будет определяться точкой F и индукцией Bp, т. е. произойдет необратимое изменение свойств.

Уменьшить магнитную нестабильность можно путем устранения необратимых изменений, включая магнитное старение (магнитная стабилизация); затем оценить оставшиеся обратимые изменения.

Одним из основных методов магнитной стабилизации является частичное размагничивание магнита. Метод частичного размагничивания заключается в том, что намагниченный магнит подвергают воздействию переменного магнитного поля с убывающей до нуля амплитудой. В результате такой обработки дальнейшие изменения свойств магнита в известном диапазоне изменений внешних условий становятся обратимыми.

* Влияние на магнитные свойства других причин - механических напряже-Мий, изменения магнитного сопротивления и т. д. - можно рассматривать аналогичным образом, пользуясь понятием эквивалентного поля АН.

Из рис. 2.33 видно, что при воздействии на магнит убывающего переменного магнитного поля с начальной амплитудой ±ДЯ магнитное состояние, характеризуемое точкой а, изменится, перейдя на прямую возврата ек, и после снятия поля будет характеризоваться точкой f. Если после этого на магнит будут действовать возмущающие поля, не превышающие по напряженности ±ДЯ, то они вызовут только обратимые изменения.

Такого рода стабилизация вызывает уменьшение магнитной индукции в зазоре от Ва до Bp, т. е. магнит частично размагничивается.

Исследования показали, что при частичном размагничивании уменьшаются необратимые изменения не только под влиянием внешних магнитных полей, но и под действием температуры, магнитного сопротивления цепи, ударов, тряски, вибраций, а также улучшается структурная стабильность.

Следует отметить, что степень изменения магнитной индукции под действием поля ±АЯ зависит не только от этого поля, но и от коэффициента возврата, кривой размагничивания и положения рабочей точки. Так, для некоторых бариевых магнитов, у которых коэффициент возврата рдл;!,! и кривая размагничивания представляет собой прямую линию, действие внешних полей вызывает практически только обратимые изменения свойств и, следовательно, в данном случае обработка переменным полем с убывающей до нуля амплитудой с целью повышения магнитной стабильности не имеет смысла.

В тех случаях, когда к стабильности магнита предъявляются особенно высокие требования и при условии больших возможных изменений внешних условий, кроме частичного размагничивания, магниты подвергают термообработке и механическим воздействиям.

Термообработка состоит в том, что магнит после частичного размагничивания 3-5 раз нагревают и охлаждают до температуры, которая несколько выше и несколько ниже наибольшей ожидаемой. Особенно большие изменения наблюдаются при этом после первого цикла, следующие циклы сказываются значительно меньше.

Механические воздействия также повторяют несколько раз, причем они должны превышать максимально возможные при эксплуатации.

В результате магнитной стабилизации (частичного размагничивания, термообработки и механических воздействий) необратимые изменения магнитной индукции уменьшаются до сотых долей процента.

Рис. 2.33. Схематическое изображение действия внешнего магнитного поля на постоянный магнит