Магнитотвердые прецизионные сплавы

Магнитотвердые сплавы (магнитожесткие материалы) - намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магнитных полях напряженностью в тысячи и десятки тысяч А/м. Перемагничивание - изменение направления намагниченности образца на противоположное под действием внешнего магнитного поля. Характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы, остаточной магнитной индукции, магнитной энергии на участке размагничивания ("спинка" петли гистерезиса). В качестве магнитотвердых материалов используются, например, сплавы типа магнико, ални, викаллой, некоторые ферриты, соединения редкоземельных элементов с кобальтом.

Рассматриваемые материалы строятся на базе химических систем Fe-Ni-Al, Fe-Co-Ni-Al, Fe-Cr-Co, Fe-Co-V, Fe-Cr-Ni, легированных сталей (Cr, Co, Mo, W) - сплавы для постоянных магнитов; Fe-Co-V, Fe-Co-Ni-V, Fe-Co-Cr-V, Fe-Cr-W, Fe-Co-W-Mo - сплавы для гистерезисных двигателей; Fe-Co-Cr, Fe-Ni, Fe-Co-Ni - сплавы для элементов памяти. Fe - железо, Ni - никель, Al - алюминий, Co - кобальт, Cr - хром, V - ванадий, W - вольфрам, Mo - молибден.

Магнито-твердые сплавы можно разделить на три группы в соответствии с их основным назначением.

Таблица 1

Группа	Марка	Общая техническая характеристика	Назначение
Для постоянных магнитов	52К11Ф (52КФВ) 52К12Ф (52КФБ) 52К13Ф (52КФА)	Коэрцитивная сила по индукции составляет HcB=15÷40 кА/м, магнитная энергия (BH)max=12÷28 Тл·кА/м	Малогабаритные магниты толщиной или диаметром 0,2-3 мм
	ЕХ3 ЕВ6(Е7В6) ЕХ5К5 ЕХ9К15М2 (ЕХ9К15М)	Значение коэрцитивной силы по индукции находится в диапазоне HcB=5÷12 кА/м, магнитной энергии - (BH)max=1÷2 Тл·кА/м	Недорогие магниты неответственного назначения
Для гистерезисных двигателей	52К10Ф (52КФ10) 52К11Ф (52КФВ) 52К12Ф (52КФБ) 52К13Ф (52КФА) 35КФ10Н	Напряженность поля при максимальной проницаемости составляет Hμmax=12÷33 кА/м, коэффициент выпуклости петли гистерезиса - γμmax=0,5÷0,6	Шихтованные роторы машин средней и большой мощности
	35КХ4Ф 35КХ6Ф 35КХ8Ф	Hμmax=3,2÷8,6 кА/м, γμmax=0,55÷0,68. Повышенное удельное электросопротивление ρ≈0,8 мкОм·м. Пониженная чувствительность к температуре отпуска (по сравнению со сплавами типа 52КФ)	Шихтованные роторы машин небольшой мощности, работающие на частоте выше 1000 Гц
Для элементов памяти	35КХ12 35КХ15 37КХ12	Значения характеристик при измерении в поле составляют: максимальная напряженность магнитного поля для данного цикла намагничивания Hmax=16 кА/м; коэрцитивная сила Hc=2,0÷5,6; максимальная индукция для данного цикла намагничивания Bmax=1,6÷1,9 Тл; коэффициент прямоугольности Bτ/Bmax>0,85	Элементы с внешней памятью типа феррит

Свойства того или иного материала зависят от его химического состава, способа производства и некоторых других факторов. Логично рассматривать свойства магнитотвердых прецизионных сплавов в рамках групп, описанных в разделе Классификация. Они представлены в столбце Общая техническая характеристика в таблице 1.

Основные марки прецизионных магнитотвердых сплавов приведены в разделе Классификация, таблица 1. Химический состав и прочие требования к ним регламентируются стандартами ГОСТ 10994-74 и ГОСТ 17809-72.

Магнито-твердые материалы имеют три основных направления промышленного применения: производство постоянных магнитов; изготовление активных частей роторов гистерезисных электродвигателей; создание элементов памяти систем управления, автоматизации и связи, носителей магнитной записи информации.

Постоянные магниты используются для создания заданной напряженности магнитного поля или заданного магнитного потока в определенном рабочем пространстве.

В роторах гистерезисных электродвигателей магнитотвердые сплавы используются для создания крутящего момента роторов и работают в переменном магнитном поле, напряженность которого составляет от 1,6 до 32 кА/м в зависимости от конструкции и назначения двигателя.

Сплавы для элементов памяти систем управления, автоматизации и связи используются в качестве так называемых полупостоянных или переменных магнитов, подвергаемых в процессе эксплуатации большому числу циклов перемагничивания (~10⁹-10¹⁰). В случае элементов с внешней памятью (типа феррит) полутвердые сплавы выполняют только функцию управления быстродействующими малогабаритными реле (герконами), содержащими контактные пружины из магнитомягкого сплава типа 52Н-ВИ. В элементах с внутренней памятью - герконах с памятью или гезаконах (герметизированных запоминающих контактах) - сами контактные пружины выполняются из полутвердого магнитного сплава, за которым сохраняется и функция управления замыканием и размыканием контактов.

Промышленность производит магнитотвердые материалы в виде плоского (лента, лист) и круглого (проволока, пруток) проката. Тот или иной вид заготовок выбирается в зависимости от конкретной области применения.