Сплавы на основе систем Мn—Аl и Мn—Ga

Сплавы на основе систем Мn—Аl и Мn—Ga.

Магнитная жесткость сплавов Мn—Аl и Мn—Ga связана с ферромагнитными тетрагональными фазами τ (Мn—Аl) и ε' (Мn—Ga), упорядоченными по типу CuAu. Эти фазы характеризуются высокой константой магнитокристаллической анизотропии K1 ≈ 107 эрг/см3 и сравнительно невысоким значением 4πIs ≈ 8000 Гс. Благодаря этому поле анизотропии Ha = 2K/Is, определяющее теоретический предел коэрцитивной силы по намагниченности, имеет порядок Hс ≈ Hа ≈ 20 кЭ. Теоретический предел (ВН)mтеор, также определяемый величиной намагниченности насыщения, (ВН)mтеор = (4πIs/2)2 = 16·106 Гс·Э. Практически достигнутые значения IHc и (ВН)m для этих сплавов значительно ниже.

 

Бинарные сплавы Мn—Аl не содержат дефицитных и дорогих элементов, отличаются высокой коэрцитивной силой, малым удельным весом, малой окисляемостью и хорошей коррозионной стойкостью.

Наилучшим сочетанием магнитных свойств и механической обрабатываемости обладает сплав, содержащий 71% Мn (рис. 221).

Зависимость магнитных свойств сплавов системы Мn—Аl от содержания марганца (закалка с 1000° С + отпуск 450°С, 1 ч — вода)

Магнитные свойства сплава Мn—Аl оптимального состава существенно изменяются в зависимости от температуры закалки, предшествующей конечному отпуску (рис. 222).

Магнитные свойства сплава Мn—Аl [71% (по массе) Мn] в зависимости от температуры закалки, предшествующей конечному отпуску

Магнитные свойства литых и деформированных образцов этого сплава приведены в табл. 111 и на рис. 223.

Магнитные свойства Мn—Аl сплава (71% Мn)

Магнитные свойства 4πIr и IHc Mn—Аl сплава [71% (по массе) Мn] в зависимости от степени деформации. Термическая обработка при 1150, 1000 и 950°С 30 мин, воздух

Магнитная энергия сплавов Мn—Аl может быть повышена в результате легирования железом, кобальтом, углеродом, титаном, молибденом (до 1,5—1,8·106 Гс·Э), пластической холодной деформацией (до 5·106 Гс·Э), а также совместным действием этих факторов (до 6·106 Гс·Э).

Деформация сплавов Мn—Аl возможна только при использовании специальных методов (например, гидроэкструзии). В результате такой деформации существенно повышается остаточная индукция (за счет текстуры) и коэрцитивная сила (по-видимому, из-за образования дефектов, препятствующих перемагничиванию; рис. 223, см. табл. 111).

После применения пластической деформации сплав Мn—Аl превосходит магнитно-текстурованный феррит бария. Имея примерно такую же, как и феррит, плотность, сплав Мn—Аl превосходит его и по температурным коэффициентам изменения магнитных свойств: Вr (0,05—0,09% /°С) и Hс (0,01 % /°С), а также коррозионной стойкости.

Ниже приведены некоторые физические свойства сплава Мn—Аl (71% Мn) после нормализации при 1000°С с выдержкой 1 ч:

физические свойства сплава Мn—Аl (71% Мn) после нормализации при 1000°С с выдержкой 1 ч

Известные высококоэрцитивные сплавы Мn—Ga содержат 66—68,5% Мn. Высококоэрцитивная тетрагональная фаза ε' в них образуется из высокотемпературной слабомагнитной ε-фазы (гексагональная плотноупакованная решетка). В указанном интервале концентраций сплавы Мn—Ga хрупки. Магнитные свойства приведены в табл. 112.

Магнитные свойства сплавов Mn—Ga

Сплавы Мn—Ga, содержащие 72—73% Мn, характеризуются хорошей пластичностью, так как в исходном состоянии (после закалки с 850°С) они имеют структуру пластичной γ-фазы (гранецентрированная кристаллическая решетка). После отпуска при 400—500°С в этих сплавах также обнаружена высококоэрцитивная ε'-фаза. После закалки и отпуска сплав имеет высокую коэрцитивную силу и низкую остаточную индукцию (см. табл. 112). Деформация пластичной γ-фазы перед конечным отпуском повышает Нс и Вr, причем магнитные свойства тем выше, чем выше степень предшествующей деформации (рис. 224).

Магнитные свойства сплава Мn—Ga в зависимости от степени деформации, предшествовавшей конечному отпуску

Изменение магнитных свойств в зависимости от температуры конечного отпуска после предварительной деформации ~87% представлено на рис. 225.

Магнитные свойства сплава Мn—Ga в зависимости от температуры конечного отпуска после предварительной деформации — 87%

Максимальные магнитные свойства достигаются после предварительной холодной деформации γ-фазы с обжатием >60% и конечного отпуска при 450°С (табл. 112).

Сплав Мn—Ga в виде проволоки, полос, лент различной толщины можно получить волочением и прокаткой. Физические и механические свойства приведены в табл. 113.

Физические и механические свойства прутков из пластичного сплава Мn—Ga (66% Мn)

Магнитные свойства листов из сплава Мn—Ga в зависимости от температуры отпуска (после оптимальной деформации) следующие:

Магнитные свойства листов из сплава Мn—Ga в зависимости от температуры отпуска (после оптимальной деформации)

 

Принятые обозначения и пересчетные значения для ряда единиц измерения

Принятые обозначения

Принятые обозначения

Принятые обозначения

Принятые обозначения

Пересчетные значения для ряда единиц измерения