Магнитотвердые литые сплавы системы Fe-Ni-Al. Их термическая и термомагнитная обработка, структура и свойства.

Магнитотвердые материалы используют для изготовления постоянных магнитов.

К магнитотвердым литым материалам относятся сплавы системы Fe - Ni - Al. При 20°С в своей структуре они содержат ферромагнитную фазу β1 с большим содержанием железа, вкрапленную в слабоферромагнитную фазу β2. При термической обработке высокотемпературная фаза β испытывает превращение β→β1+β2, в результате чего удастся получить однодоменные кристаллы ферромагнитной фазы β1 пластинчатой формы (рис. 16.17), которая обеспечивает большие значения НС, Вт и ωmax.

Закалка включает нагрев до 1200 - 1280 °С (в зависимости от состава) и охлаждение с определенной критической для каждого сплава скоростью, обеспечивающей наибольшую дисперсность выделений фазы β1. При последующем отпуске (590 – 650 °С) происходит дораспад фаз и дополнительное улучшение магнитных свойств.

Сплав системы Fe - Ni - Al содержат 12 - 35% Ni и 6,5 - 16% Al. Применяют сплавы, дополнительно легированные Си, Со, Ti, Nb. Все они улучшают магнитные свойства, а медь снижает разброс их значений при неизбежных колебаниях состава. Маркируют эти сплавы так же, как и стали. Магнитные свойства некоторых промышленных сплавов приведены в табл. 16.9.

Магнитные свойства можно значительно улучшить, если охлаждение при закалке проводить в сильном магнитной поле (Н > 120кА/м). В таком случае пластинки и результате магнитострикционных напряжений растут вдоль поля и векторы намагничивания ориентируются в том же направлении. Материал после термической обработки приобретает магнитную анизотропию (рис. 16.20,б), что значительно увеличивает Нс и ωmax . Наибольший эффект от такой термомагнитной обработки(80%) получен на сплавах с повышенным содержанием кобальта.

Дальнейшее улучшение магнитных свойств в литых сплавах получают на столбчатых кристаллах, выращивал их при кристаллизации сплава с направленным теплоотводом и в магнитном поле. Длина таких кристаллов может достигать 300 мм. Ось кристалла совпадает с направлением легкого намагничивании. Сплав благодаря анизотропии формы приобретает высокие значения Нс и Вr; увеличение выпуклости кривой размагничивании приводит к росту ωmax (рис. 16.18).

К недостаткам литых сплавов системы Fe - Ni - Аl относятся их повышенная хрупкость и высокая твердость, что исключает все виды обработки, кроме шлифования. Этих недостатков лишены порошковые сплавы системы Fe - Ni - Al.