Сплавы на основе систем Мn—Аl и Мn—Ga

Подробности

Категория: Сплавы для постоянных магнитов

Просмотров: 461

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 4πI_s ≈ 8000 Гс. Благодаря этому поле анизотропии H_a = 2K/I_s, определяющее теоретический предел коэрцитивной силы по намагниченности, имеет порядок Hс ≈ Hа ≈ 20 кЭ. Теоретический предел (ВН)_m^теор, также определяемый величиной намагниченности насыщения, (ВН)_m^теор = (4πI_s/2)² = 16·10⁶ Гс·Э. Практически достигнутые значения _IH_c 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).

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

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

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: В_r (0,05—0,09% /°С) и H_с (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:

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.

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 Н_с и В_r, причем магнитные свойства тем выше, чем выше степень предшествующей деформации (рис. 224).

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

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.

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

Принятые обозначения и пересчетные значения для ряда единиц измерения