Наилучшим образом в электромагнитах можно намагничивать магниты в виде параллелепипедов, зажимая их между плоскопараллельными полюсами. Однако в подобных устройствах можно намагничивать магниты и другой формы. На рис. 2.36 показано правильное и неправильное расположение магнитов относительно полюсных наконечников электромагнита. Недостатками электромагнитов постоянного тока являются большие масса и габаритные размеры, сложность конструкции, необходимость в мощном источнике постоянного тока.

В импульсных установках широко распространены схемы с использованием зарядки и разрядки конденсаторов. Для исключения колебаний в таких схемах применяют различные выпрямляющие устройства, позволяющие пропускать ток в одном направлении, т. е. производить импульсное намагничивание.

Установки с импульсным намагничиванием накапливают энергию в конденсаторе длительно, а отдают ее в процессе разрядки за короткий промежуток времени. Поэтому для создания мощного импульса не требуется большого тока питания, что позволяет использовать даже обычную осветительную сеть. К преимуществам импульсных установок относятся также их малые габаритные размеры и относительная простота устройства. С помощью импульсных установок получают импульсы тока в" диапазоне от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч ампер.

На рис. 2.37 показан внешний вид малогабаритной установки УНИ-2, позволяющей получать импульсы тока порядка 25 кА при длительности около 0,3 мс *. На установке осуществляют также частичное размагничивание. На переднем плане рисунка виден выдвижной столик, на котором расположена магнитная система с намагничивающей обмоткой. Столик закрыт кожухом из плексигласа, обеспечивающим безопасную эксплуатацию установки. В торцах стенок кожуха, соприкасающихся с передней панелью установки, находятся штыри-выключатели, которые при вдвижении столика до упора входят в специальные гнезда и замыкают электрическую цепь заряда. Если кожух снят, то цепь заряда разомкнута и потенциал на зажимах равен нулю.

Техника намагничивания зависит от формы и размеров магнита. Размагничивание магнитов производят в разной степени и для

Рис. 2.37. Внешний вид импульсной намагничивающей установки УНИ-2

* Установка разработана в ЛЭТИ им. В. И. Ульянова (Ленина).

разных целей. Например, для удобства транспортировки, сборки систем перед повторным намагничиванием магниты размагничивают полностью, для магнитной стабилизации или подгонки поля в зазоре - частично. "

Полное размагничивание лучше всего можно обеспечить путем нагрева магнита выше точки Кюри. Однако этот способ из-за технических неудобств применяют редко. Обычно размагничивание производят посредством воздействия на магнит переменного (или непрерывно коммутируемого постоянного) поля с убывающей до нуля амплитудой. Существенным при этом является выбор частоты размагничивающего поля, что связано с экранирующим действием вихревых токов, которое может привести к кажущемуся размагничиванию. Для массивных магнитов из материалов , с относительно высокой проводимостью (литые магниты) нередко даже частота 50 Гц является слишком высокой.

Размагничивающие устройства представляют собой электромагниты, в зазор которых помещают и далее медленно выводят из него размагничиваемый магнит, соленоиды, вдоль оси которых перемещают магнит, и т. п. Иногда применяют специальные схемы, например в описанной импульсной установке используют затухающие колебания в контуре L-С, где индуктивность L создается магнитом с наложенной на него размагничивающей обмоткой.

§ 2.16. Сплавы на основе Fe-Ni-Al

Сплавы Fe-:Ni-Al являются важнейшими материалами для постоянных магнитов. Большую роль в образовании высококоэрцитивного состояния этих сплавов играет механизм дисперсионного твердения.

При охлаждении сплавов до определенной температуры, называемой температурой начала распада, происходит дисперсионный распад высокотемпературного твердого раствора на две фазы: р и Рг- р-Фаза близка по составу к чистому железу, т. е. сильномагнитна; ее выделения имеют форму пластинок однодоменной толщины. Рг-Фаза по составу близка интерметаллическому соединению Ni-Al и является слабомагнитной. Таким образом, получается система в виде немагнитной матрицы р с однодоменными сильномагнитными включениями р.

Материалы, имеющие такую структуру, обладают большой коэрцитивной силой, так как их намагничивание происходит в основном за счет процессов вращения.

Особенности дисперсионного твердения позволили объяснить существование критической скорости охлаждения, при которой магнитные свойства (Вг, Яс и Wmax) получаются оптимальными, при условиях, отличных от оптимальных, р-фаза может оказаться обедненной железом, а Рг-фаза, наоборот, обогащенной им, или не будет получена необходимая степень дисперсности и т. п., что вызывает уменьшение коэрцитивной силы.

Дальнейшие исследования показали также, что Рг-фаза в сплаве находится в условиях сильного всестороннего сжатия, а р-фаза испытывает столь же сильные растягивающие напряжения со стороны Рг-фазы, что обусловливает существование сильных структурных напряжений.

Сплавы Fe-Ni-Al без легирующих элементов не применяют ввиду их сравнительно низких магнитных свойств. Наиболее распространенными являются сплавы, легированные медью и кобальтом. Высококобальтовые сплавы, содержащие больше 15% Со, как правило, используют с магнитной или с магнитной и кристаллической текстурой.

Рассмотрим влияние различных элементов на свойства сплавов и особенности сплавов с магнитной и кристаллической текстурами.

Влияние никеля и алюминия. Практическое значение имеют сплавы, содержащие 12-30% Ni и 6,5-16% А1. •

Наибольшей удельной энергией обладают сплавы с содержанием приблизительно 27,5% Ni и 14% А1. Однако критическая скорость охлаждения таких сплавов является высокой и не может быть обеспечена для массивных (более 0,2-0,3 кг) магнитов.

В некоторых случаях стремятся к получению не наибольшего значения Wmax,. а определенного соотношения между Вг и Не. Это может быть достигнуто как изменением состава сплава, так и соответствующим выбором скорости охлаждения.

Влияние меди. В ГОСТ 17809-72 на сплавы Fe-Ni-Al для постоянных магнитов предусматривается производство сплавов только с медью (за исключением марки ЮНТС). Медь обеспечивает лучшую повторяемость характеристик, т. е. меньшую зависимость свойств сплавов от небольших изменений химического состава, наличия примесей и нарушения режима термообработки. Кроме того, медь улучшает механические свойства сплавов.

Влияние меди на магнитные свойства различно в зависимости от содержания в сплаве никеля и алюминия. Для сплавов со сравнительно небольшим количеством Ni наилучшие свойства возможны при содержании приблизительно 4% Си. Для сплавов с большим количеством никеля (26-32 %), по данным А. А. Шекалова, содержание меди целесообразно увеличивать до 8-12%). При этом вуслови-ях оптимальной термической обработки свойства получаются в среднем на 20% выше, чем в сплавах без меди или с ее незначительным содержанием (4%). Недостатком сплавов с большим содержанием меди является высокая критическая скорость охлаждения, что ограничивает их применение простыми по форме магнитами.

Влияние кобальта. Легирование сплавов Fe-Ni-Al кобальтом позволяет существенно улучшить их магнитные свойства, не только увеличивая Не, что можно сделать, добавляя iNi или Си, но и повышая остаточную индукцию и коэффициент выпуклости.

Исследования показали, что и для кобальтовых сплавов легирование медью является полезным. Медь незначительно повышает магнитную энергию, но главным образом улучшает условия термической обработки. Это объясняется следующим образом. Кобальт