Постоянные магниты используются в измерительных приборах (магнитоэлектрические амперметры, вольтметры, омметры, магнитометры), в электрических машинах (синхронные генераторы, двигатели постоянного тока), в радиоприемных устройствах и акустических аппаратах, устройствах техники связи, в электровакуумных и ферритовых устройствах СВЧ (лампы бегущей волны, гетеродинные лампы обратной волны, вентили), регулирующих устройствах (поляризованные реле, регуляторы напряжения, температуры, давления), промышленных устройствах (магнитные сепараторы, магнитные муфты и др.), бытовых приборах (магнитные замки, магнитные инструменты).
Основные параметры магнитотвердых материалов:
–максимальная удельная энергия Wm (ВН/2), которая лежит в диапазоне 1÷200 кДж/м3;
–коэрцитивная сила HC (5÷5000 кЛ/м);
–остаточная индукция Вr;
Сплавы на основе Fe-Ni-Al и Fe-Ni-Co-Al имеют наибольшее распространение и составляют примерно 80 % всех потребляемых МТМ. У этих сплавов Wm =3,6–40 кДж/м3, НC =40–180 кА/м, Br =0,43–1,4 Tл.
Высококоэрцитивное состояние этих сплавов объясняется механизмом твердения. При высоких температурах (1200–1300 °С) благодаря большой растворимости компонентов сплавы Fe-Ni-Al находятся в однородном состоянии. При медленном охлаждении сплавов до определенной температуры происходит распад твердого раствора на две фазы (β1 и β2): фаза β1 близка по составу к чистому Fe, т.е. сильномагнитна, ее выделения имеют форму пластинок однодоменной толщины; фаза β2 слабомагнитна. Таким образом, получается система в виде немагнитной матрицы β2 с однодоменными сильномагнитными включениями β1. Материалы с такой структурою имеют большую коэрцитивную силу, так как намагничивание происходит восновном за счет процессов вращения.
В зависимости от режима термической обработки коэрцитивная сила сплавов на основе Fe-Ni-Al может меняться в сотни раз, так как режимы термической обработки подбираются таким образом, чтобы получить оптимальную форму, размер и распределение частиц, выделявшихся при распаде твердого раствора.
Недостатки сплавов этой группы: плохие механические свойства, высокая твердость и хрупкость, что значительно осложняет механическую обработку.
Легко обрабатываются (штампуются, режутся ножницами, обрабатывается на металлорежущих станках) пластически деформируемые сплавы Cu-Ni-Fe различного состава и викаллой Co-V-Fe (50 % Co, 8–15 % V, остальное – Fе).
Сплавы на основе благородных металлов характеризуется очень высокими значениями коэрцитивной силы. В результате специальной термической обработки получен сплав Pt-Co, магнитные свойства которого достигает значений Wm =90 кДж/м3, HC =400 кА/м, Br =0,7 Тл. Так как эти сплавы дороги, их в основном используют для сверхминиатюрных магнитов массой в несколько миллиграмм.
Порошковые МТМ, получаемые путем прессования порошков с последующей термообработкой методами порошковой металлургии, используются для изготовления мелких изделий сложной конфигурации со строго выдержанными размерами.
Металлокерамические магниты прессуются без связующего материала и спекаются при высокой температуре. Для различных марок металлокерамических магнитов Wm =3–16 кДж/м3, HC =24–128 кА/м, Br = 0,48–1,1 Тл, т.е. по магнитным свойствам они уступают литым магнитам, что обусловлено повышенной пористостью. Удорожание из-за введения в технологическую цепочку измельчения и спекания компенсируется увеличением механической прочности металлокерамических магнитов в 3–6 раз по сравнению с литыми и уменьшением отходов при конечной размерной обработке.
Металлопластические магниты изготавливают как и металлокерамические из металлических порошков, но прессуют вместе с изолирующей связкой (например с фенольной смолой), затем нагревают до 120–180 °С и выдерживают при этой температуре для полимеризации связующего компонента. Механические свойства у этих магнитов в несколько раз выше, чем у литых, а магнитные – значительно ниже из-за большого содержания неферромагнитного компонента.
Магнитотвердые ферриты имеют большие значения коэрцитивной силы, достигающие у некоторых марок 240 кА/м, и Wm =10–18 кДж/м3. Недостатки ферритов – плохие механические свойства (высокая хрупкость и твердость) и температурная нестабильность параметров.
МТМ для магнитных лент.
Магнитные ленты (МЛ) используют для записи и воспроизведения информации. Для специальных целей и работы в широком температурном диапазоне применяют сплошные металлические ленты из нержавеющей стали и биметаллические ленты. Однако наибольшее распространение получили двухслойные МЛ, состоящие из механически прочной основы и рабочего слоя из магнитного лака.
В подавляющем большинстве случаев в качестве основы применяется лавсан. Магнитный лак состоит из магнитного порошка (30–40 % по объему), связующего, растворителя, пластификатора и различных добавок. Наибольшее распространение получили порошки с одноосной магнитной анизотропией (γ – Fe2O3), применяется также диоксид хрома CrO, обладающий чувствительностью к высоким частотам.
