Магнитно-твёрдые материалы

Магни́тно-твёрдые материалы

Магнитно-жёсткие (высококоэрцитивные) материалы, Магнитные материалы, которые намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магнитных полях напряжённостью в тысячи и десятки тысяч а/м (102—103э). М.-т. м. характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы (См. Коэрцитивная сила) Hc, остаточной индукции Br, магнитной энергии (BH) max на участке размагничивания — спинке петли Гистерезиса (см. таблицу). После намагничивания М.-т. м. остаются магнитами постоянными (См. Магнит постоянный) из-за высоких значений Br и Hc. Большая коэрцитивная сила М.-т. м. может быть обусловлена следующими причинами: 1) задержкой смещения границ доменов (См. Домены) благодаря наличию посторонних включений или сильной деформации кристаллической решётки; 2) выпадением в слабомагнитной матрице мелких однодоменных ферромагнитных частиц, имеющих или сильную кристаллическую анизотропию, или анизотропию формы.

М.-т. м классифицируют по разным признакам, например, по физической природе коэрцитивной силы, по технологическим признакам и другим. Из М.-т. м. наибольшее значение в технике приобрели: литые и порошковые (недеформируемые) магнитные материалы типа Fe — Al — Ni — Со; деформируемые сплавы типа Fe — Со — Mo, Fe — Со — V, Pt — Со; Ферриты (гексаферриты и кобальтовый феррит). В качестве М.-т. м. используются также соединения редкоземельных элементов (особенно лёгких) с кобальтом; магнитопласты и магнитоэласты из порошков ални, альнико, ферритов со связкой из пластмасс и резины (см. Магнитодиэлектрики), материалы из порошков Fe, Fe — Со, Mn — Bi, SmCo5.

Высокая коэрцитивная сила литых и порошковых М.-т. м (к ним относятся материалы типа альнико, магнико и другие) объясняется наличием мелкодисперсных сильномагнитных частиц вытянутой формы в слабомагнитной матрице. Охлаждение в магнитном поле приводит к предпочтительной ориентации у этих частиц их продольных осей. Повышенными магнитными свойствами обладают подобные М.-т. м., представляющие собой монокристаллы или сплавы, созданные путём направленной кристаллизации (См. Кристаллизация) [их максимальная магнитная энергия (BH) max достигает 107гс·э]. М.-т. м. типа Fe — Al — Ni — Со очень тверды, обрабатываются только абразивным инструментом или электроискровым методом, при высоких температурах их можно изгибать. Изделия из таких М.-т. м. изготавливаются фасонным литьём или металлокерамическим способом.

Деформируемые сплавы (важнейшие из них — комолы и викаллои) более пластичны и значительно легче поддаются механической обработке. Дисперсионно-твердеющие сплавы типа Fe — Со — Mo (комолы) приобретают высококоэрцитивное состояние (магнитную твёрдость) в результате отпуска после закалки, при котором происходит распад твёрдого раствора и выделяется фаза, богатая молибденом. Сплавы типа Fe — Со — V (викаллои) для придания им свойств М.-т. м, подвергают холодной пластической деформации с большим обжатием и последующему отпуску. Высококоэрцитивное состояние сплавов типа Pt — Со возникает за счёт появления упорядоченной тетрагональной фазы с энергией анизотропии 5·107эрг/см3. Из литых, порошковых и деформируемых М.-т. м. изготавливают постоянные магниты, используемые в измерительных приборах (например, амперметрах и вольтметрах постоянного тока), в микродвигателях и гистерезисных электрических двигателях, в часовых механизмах и др. К М.-т. м. относятся гексаферриты, то есть ферриты с гексагональной кристаллической решёткой (например, BaO·6Fe2O3, SrO·6Fe2O3). Кроме гексаферритов, в качестве М.-т. м. применяется феррит кобальта CoO·Fe2O3 со структурой Шпинели, в котором после термической обработки в магнитном поле формируется одноосевая анизотропия, что и является причиной его высокой коэрцитивной силы. Магнитно-твёрдые ферриты применяются для работы в условиях рассеянных магнитных полей и в СВЧ-диапазоне. Изделия из ферритов изготовляют методами порошковой металлургии (См. Порошковая металлургия).

Основные характеристики важнейших магнито-твердых материалов

Лит. см. при ст. Магнитные материалы.

И. М. Пузей.