МАГНИТНО-ТВЁРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ

МАГНИТНО-ТВЁРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ

       

(магнитно-жёсткие или высококоэрцитивные материалы), магнитные материалы (ферро- и ферримагнетики), к-рые намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магн. полях, напряжённостью в тысячи и десятки тысяч А/м (102—103 Э). М.-т. м. характеризуются высокими значениями коэрцитивной силы Нс, остаточной индукции Br, магн. энергии (ВН)макс на участке размагничивания петли гистерезиса (табл.). После намагничивания М.-т. м. остаются магнитами постоянными из-за высоких значений Br и Нс. Большая коэрцитивная сила М.-т. м. может быть обусловлена след. причинами: 1) задержкой смещения границ доменов из-за посторонних включений или сильной деформации крист. решётки; 2) выпадением в слабомагн. матрице мелких однодоменных ферромагн. ч-ц, имеющих или сильную крист. анизотропию, или анизотропию формы.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВАЖНЕЙШИХ МАГНИТНО-ТВЁРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

М.-т. м. классифицируют по разным признакам, напр. по физ. природе коэрцитивной силы, по технологич. признакам. Из М.-т. м. наибольшее значение в технике приобрели: литые и порошковые (очень твёрдые, недеформируемые) сплавы типа Fe — Аl—Ni—Со; более пластичные (деформируемые) сплавы типа Fe—Со—Мо, Fe—Со—V, Pt—Co и ферриты. В качестве М.-т. м. используются также соединения редкозем. элементов с Со; магнитопласты и магнитоэласты из порошков сплавов ални и 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 др.) объясняется наличием мелкодисперсных сильномагн. ч-ц вытянутой формы в слабомагн, матрице. Охлаждение в магн. поле приводит к преимуществ. ориентации продольных осей этих ч-ц по полю. Повышенными магн. св-вами обладают подобные М.-т. м., представляющие собой монокристаллы или сплавы, созданные путём направленной кристаллизации. Их максимальная магн. энергия (.ВH)макс достигает 107Гс•Э. Дисперсионно-твердеющие сплавы типа Fe—Со—Mo (комолы) приобретают высококоэрцитивное состояние (магн. твёрдость) в результате отпуска после закалки, при к-ром происходит распад тв. р-ра и выделяется фаза, богатая молибденом. Сплавы типа Fe—Со—V (викаллои) для придания им св-в М.-т. м. подвергают холодной пластич. деформации с большим обжатием и последующему отпуску. Высококоэрцитивное состояние сплавов типа Pt—Co возникает за счёт появления упорядоченной тетрагональной фазы с энергией магн. анизотропии 5•107 эрг/см3. К М.-т. м. относятся гексаферриты, т. е. ферриты с гексагональной крист. решёткой (напр., BaO•6Fe2O3, SrO•6Fe2O3). В феррите кобальта CoO•Fe2O3 со структурой шпинели после термич. обработки в магн. поле формируется одноосевая анизотропия, что и явл. причиной его высокой коэрцитивной силы.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

МАГНИТНО-ТВЁРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ

-ферромагнитные материалы, обладающие высокой коэрцитивной силой (). М.-т. м. с применяются для магнитов постоянных, с для гистерезисных двигателей и магн. записи. М.-т. м. характеризуются кривой размагничивания, определяющей значения H _с и остаточной индукции В _r, и максимальным значением произведения (ВН) _макс для кривой размагничивания (т. н. энергетическим произведением).

В разл. М.-т. м. природа высоких значений Н _с определяется одним из трёх осн. механизмов задержки процессов перемагничивания в ферромагнетиках: необратимым вращением намагниченности M_s магн. доменов; задержкой образования и (или) роста зародышей перемагничивания (зародышей магн. фазы с иным М_s); закреплением доменных стенок на разл. неоднородностях и структурных несовершенствах кристалла.

Основные Магнитно-твёрдые материалы

Так, перемагничивание путём необратимого вращения намагниченности M_s характерно для измельчённых материалов, состоящих из однодоменных частиц (см. Однодоменные частицы). Коэрцитивная сила таких частиц может приближаться к значению поля анизотропии материала (см. Магнитная анизотропия). Однодоменные частицы могут возникнуть и в массивном образце, напр. при распаде пересыщенных твёрдых растворов.

Высокими значениями Н _с обладают и более крупные частицы вещества с равновесной многодоменной структурой, если их кристаллич. структура достаточно совершенна. В таких частицах, если они находятся в состоянии намагниченности насыщения, возникновение зародышей перемагничивания затруднено и осуществляется лишь в больших отрицательных магн. полях, к-рые и определяют в данном случае величину Н _с. Этот механизм присущ частицам веществ с большой энергией магн. анизотропии.

Коэрцитивная сила, обусловленная в основном задержкой смещения доменных стенок, характерна для структурно несовершенных материалов: сплавов в неоднофазных состояниях, реализующихся в процессе разл. фазовых превращений; материалов, насыщенных структурными дефектами. Наиб. значения Н _с в таких материалах достигаются в состояниях с размерами структурных неоднородностей, соизмеримыми с толщиной доменных стенок.

По преобладающему технологич. признаку, обеспечивающему получение высокой Н _с, М.-т. м. можно разделить на след. группы.

1. Стали, закаливаемые на мартенсит (см. Мартенситное превращение). Они обладают сравнительно невысокой Н _с и применяются редко.

2. Недеформируемые литые сплавы типа ални, ални-ко, тиконал, обладающие широким диапазоном значений магн. характеристик и являющиеся самыми распространёнными материалами для постоянных магнитов. В СССР для них приняты обозначения ЮНД, ЮНДК, ЮНДКТ. Высококоэрцитивное состояние в этих сплавах обусловлено распадом пересыщенного твёрдого раствора и образованием однодоменных частиц. Нек-рые из них подвергают термомагн. обработке для получения высоких значений В _r. Наиб. эффект достигается при термомагн. обработке сплавов со столбчатой кристаллич. текстурой, получаемой направленной кристаллизацией.

3. Деформируемые сплавы типа викаллой, кунифе, кунико, сплавы Fe-Со-Сr, Mn-A1-С, а также сплавы на основе благородных металлов: Ft-Co, Pd-Fe, Pt-Fe. Эти сплавы обычно подвергают пластич. деформации в сочетании со структурным старением или упорядочением.

4. М.-т. м., получаемые прессованием порошков с их последующей термообработкой. Различают: металлокерамические, металлопластические М.-т. м., оксидные магниты. Металлокерамич. М.-т. м. получают из металлич. порошков прессованием без связующего материала или спеканием при высокой темп-ре. К металлокерамич. М.-т. м. относятся наиб. эффективные (энергоёмкие) совр. пост. магниты на основе редкоземельных соединений (напр., Sm-Co-магниты, магниты из сплава Nd-Fe-В). Металлопластич. М.-т. м. получают прессованием порошков вместе с изолирующей связкой, полимеризующейся при невысокой темп-ре. Оксидные магниты - бариевый, стронциевый, кобальтовый ферриты. Магн. свойства важнейших М.-т. м. приведены в таблице.

Лит.: Вольфарт Э., Магнитно-твердые материалы, пер. с англ., М.-Л., 1963; Преображенский А. А., Бишард Е. Г., Магнитные материалы и элементы, 3 изд., М., 1986; Февралева Н. Е., Магнитнотвердые материалы и постоянные магниты. К., 1969: Постоянные магниты. Справочник, М., 1971; Luborsky F. Е., Livingston J. D., Chin G. X., Magnetic properties of metals and alloys, Ch. 26, в кн.: Physical metallurgy, pt 2, ed. by B. W. Cahn, P. Haasen, Amst.- [a. o.], 1983, p. 1673; Mizоguсhi Т., Sakai I., Inomata K., Nd-Fе-B-Co-Al based permanent magnets with improved magnetic properties and temperature characteristics, "Appl. Phys. Lett.", 1986, v. 48, p. 1309.

А. С. Ермоленко.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.