Влияние состава, механической и термической обработки на магнитные свойства ферромагнетиков

Свойства магнитных материалов определяются их химическим сос­тавом, способом изготовления, механической и термической обработ­кой. Различные параметры магнитных материалов в разной степени за­висят от наличия примесей, способа изготовления и обработки. Поэ­тому все параметры можно разделить на две большие группы (рис.2.1).

1. Структурно-нечувствительные, определяемые основным хими­ческим составом материала, незначительно изменяются при наличии примесей и мало зависят от условия изготовления и термообработки.

2. Структурно-чувствительные, существенно зависящие от нали­чия примесей, способа изготовления и термической обработки матери­ала. Влияние примесей связано с тем, что при внедрении примесных атомов электронная плотность в кристаллической решетке распределя­ется неравномерно, и это приводит к изменению магнитных свойств.

Влияние примеси углерода на кривые намагничивания железа по­казано на рис.2.2.

Структурно-чувствительные параметры в значительной степени определяются способом изготовления и видом термической обработки материала (рис.2.3, 2.4). В зависимости отобработки максимальная магнитная проницаемость изменяется приблизительно в 20 раз, тогда как индукция насыщения B_s с погрешностью до нескольких процентов сохраняет постоянное значение.

Параметры ферромагнетиков

Рис. 2.1. Виды параметров ферромагнетиков.

Рис. 2.2. Влияние примеси углерода на кривые намагничивания.

Рис. 2.3. Влияние механической Рис. 2.4. Зависимость m_max железа от

и термической обработки на кривую температуры отжига.

намагничивания пермаллоя (70% Ni, 30% Fe):

1-холодная перекатка;

2-отжиг с медленным охлаждением;

3-отжиг с быстрым охлаждением;

Под действием механических напряжения магнитные параметры большинства ферромагнетиков изменяются значительно. Это связано с тем, что при механических воздействиях в кристаллической решетке ферромагнетика возникают внутренние напряжения, препятствующие при намагничивании росту доменов и ориентации их магнитных моментов в направлении поля. В результате магнитная проницаемость уменьшается, коэрцитивная сила возрастает, и растут потери на гистерезис. Внутренние напряжения появляются при прокатке, ковке, протяжке. Наиболее существенно механические напряжения влияют на свойства пермаллоев.

Для восстановления магнитных свойств после механической обработки магнитомягкие материалы подвергают термической обработке, т.е. отжигу, снимающему внутренние напряжения.

Таким образом, исключая или вводя примеси, с которыми связаны внутренние напряжения, применяя те или иные виды механической и термической обработки (отжиг для магнитомягких, закалка для магнитотвердых материалов), используя термомагнитную обработку (охлаж­дение материала в магнитном поле для получения магнитной текстуры) получают магнитные материалы с теми или иными свойствами. Опти­мальная микроструктура и вид дефектов кристаллической решетки соз­даются только при определенном сочетании режимов механической и термической обработки.

Для магнитомягких материалов с малым значением Н_с характерны гомогенность структуры, отсутствие различных примесей и включений, отсутствие внутренних механических напряжений, незначительная кристаллографическая анизотропия.

Для магнитотвердых материалов с большим значением Н_с характерно наличие примесей, усложняющих кристаллическую решетку, а также наличие внутренних механических напряжений (чему способствует опе­рация закалки), в ряде случаев значительная магнитная анизотропия, для создания которой используется термомагнитная обработка.

Дата добавления: 2015-10-21