Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Марки матеріалів для постійних магнітів




В сучасній техніці застосовують десятки марок сталей і сплавів і композицій для виготовлення постійних магнітів.

У спеціальних електричних машинах найчастіше застосовують такі групи матеріалів як сплави альні, альніко, альніко з напрямленою кристалізацією, феритові і інтерметалеві з’єднання на основі рідко-земельних елементів і кобальту.

– сплави альні – на основі Fе-Nі-Al – відомі з 1932 р., і для того часу мали унікальні властивості Нс = 35,8 к А/м; Вr = 0,7 Тл; (ВН)max = 11,1 Тл×кА/м.

Удосконалення сплаву полягало в підборі температур охолодження і додаткового легування. І сьогодні ці сплави (стандартизовані в 1972 р.) відомі під марками ЮНД4, ЮНД8, ЮНТС.

– Сплави альніко – отримані легуванням альні кобальтом, тобто на основі Fе-Nі-Al,Со) мають нижчу на 15 ¸ 20 % індукцію і (ВН)max » 16 Тл×кА/м.

Магніко – той же сплав альніко, але охолоджений в магнітному полі напруженістю 1200 ¸ 2400 А/см, що забезпечило магнітну анізотропію і значно підняло енергію до 30 ¸ 40 Тл×кА/м.

– Найновіші сплави альніко, створені на основі не тільки магнітної, але й кристалічної анізотропії в результаті напрямленої кристалізації при литті з додаванням титану, ніобію та деяких інших елементів з найкращими показниками для цієї групи (ВН)max = 96 Тл×кА/м, включають 22 марки з рівновісьною, монокристалічною, стовп­частою напрямленою кристалізацією) структури.

Це, відповідно, ЮНДК15, ЮНДК18С, ЮН14ДК24Т2, ЮН13ДК25БА, ЮНДК35Т5АА та інші.

Зарубіжний аналог, відповідно, Альніко VII i VIII – США, Тикополь 750 – ФРГ, 100Х – Великобританія, та N KS-00 – Японія.

Магнітні властивості, вказані в стандартах, гарантуються при серійному виготовленні. В лабораторних умовах виготовлені сплави на базі альніко з (ВН)max = 107 Тл×кА/м.

Ці сплави мають досить добрі характеристики і на сьогодні.

Вони можуть працювати при температурі до 500 °С без істотного зниження магнітних властивостей (всього на » 10 %).

Зміни індукції в інтервалі температур-70 ¸ +100 °С, є в межах = 0,02 ¸ 0,07 % / °С і не є незворотними.

Основні недоліки.

* Магніти альніко з найкращими магнітними характеристиками, зі стовпчастою структурою і монокристалічні, можуть виготовлятися тільки найпростіших форм – призм і циліндрів. Такі самі магніти з рівновісьною і полікристалічною структурою (з дещо гіршими характеристиками) можуть виготовлятися дещо складніших форм.

* Низькі магнітні властивості, низька міцність (межа текучості 5¸16 кг/мм2.

* Схильність до утворення тріщин, тому виготовляються магніти або методом фасонного лиття з наступним шліфуванням. Допустима швидкість обертання ротора з ПМ до 50 м/с без арматури.



Для отримання надійного намагнічування необхідно створити поле » 6 Нс. з врахуванням магнітної акамодації 6 ¸ 10 разів.

Магнітна проникність m = (5¸25)m0. Для листової електротехнічної сталі m в сотні разів більше.

Питомий електричний опір знаходиться в межах (0,5¸1,8)×10-6 ОМ×м (для міді бли­зько 0,02×10-6 ОМ×м, тобто великі значення і магнітних і електричних питомих опорів.

Металокерамічні постійні магніти

Платиново-кобальтові постійні магніти з = 400 кА/м, Вv = 0,55 ¸ 0,7 Тл; (ВН)max = 65 ¸ 95 Тл кА/л, мають високу міцність, але й високу вартість і велику густину.

Рідкоземельні магніти на базі інтерметалевих з’єднань виду R CoS, та на основі рідко-земельних металів (самарію Sm, празеодима Pr, тербію Tb, церію Се, гадолінію Gd) з кобальтом. Отримують ці магніти литтям або спіканням. Найчастіше використо­вують склад Sm – 36 %, CoS – 64 з Bv = 0,7 ¸ 0,9; Hc = 560 ¸ 640 кА/л; ВН)max = 128 ¸ 176 Тл кА/л.

Пошук нових матеріалів ПМ з високою питомою W привів до розробки нових магнітів з інтерметалевих з’єднань типу RCo5 на базі рідко-земельних металів (лантаноїдів), зокрема самарію Sm, празеодиму Pr, тербію Ти, цезію Се, гадолінію Gd та ін.) і Со.

Отримують ПМ з RCo5 або литтям або спіканням. Ці матеріали мають прямоліній­ну спинку кривої розмагнічування і високі магнітні властивості: Br=0,7¸0,9 Тл, Hc=560¸ 640 kА/м, (ВН)max=128¸176 Тл×kА/м. Матеріали з рідко-земельних елементів (РЗМ) ма­ють унікальні значення коерцетивних сил, в 6 ¸ 7 разів вищі ніж в магнітів типу ЮНДК.



Магнітні характеристики в каталогах регламентовані стандартами. Фактичні властивості (отримані в лабораторіях) значно вищі (див. рис.3.).

Призначені для роботи в діапазонах температур –70 + 150°С; воло­гості 98 % умовах вібрацій з прискореннями до 150 м/с2; температурний коефіцієнт 0,03 ¸ 0,05 %/°C; міцність на злам 11 ¸ 15 кГс/мм2; твердість наближається до твердості кераміки.

Рис. 3. Магнітні характеристики ПМ

1 – стандартні, 2, 3 – експериментальні, 4 – ЮНДК35Т5 з спрямованою кристалізацією.

 

Точка Кюрі SmCo5 – 740°C; PvCo5 – 635°C; CeCo5 – 460°C. Ці з’єднання допуска­ють застосування точкової дифузійної зварки.

Методом рідко-фазного спікання для SmCo5 отримано (ВH)max=176 Тл×kА/м; а в лабораторних умовах – 240 ¸ 254 Тл×kА/м.

Легуванням SmCo5 іншими металами (празеодим Pr, лантан La, марганець Mn та ін.) також досягають високих (ВН)max » до 200 Тл×kА/м.

Найновіші відомості про можливість отримання на монокристалічних магнітах властивостей з (ВH)max = 320 Тл×kА/м магніти на базі Sn–Zr–Co з Br = 1,26 Тл, Hc = 560 kА/м, (ВН)max » до 320 Тл×kА/м, а на отриманих спіканням – (ВH)max до 240 Тл×kА/м.

Отримані магніти з наднизькими температурними коефіцієнтами на базі легких і важких R i Co типу (PтРл)Со : a = 0,005 % °С; (ВН)max = 80 ¸ 128 Тл×kА/м. Перспективним є отримання аморфних магнітів, які мають кращі механічні властивості – міцність, твердість, стійкість проти корозій.

Це ПМ на базі Sm2(CoFe) з Br = 0,9 Тл, Hc = 495 kА/м, (ВН)max » до 121 Тл×kА/м.

Металокерамічні магніти отримують запіканням порошків магніто-твердих сплавів Fe, Ni, Al, Co … Магнітні параметри їх на 15¸20 % нижчі, але вони не потребують додаткової обробки, більш міцніші і однорідні, зокрема з кращою текучістю, близько 67 кг/мм2 (в 4 рази міцніші).

Найдешевші – оксидні ПМ на основі порошків феритів барію і стронцію, які виго­товляють як і керамічні ПМ.

Бувають анізотропні і ізотропні.

Br = 0,2 ¸ 0,4 Тл×kА/м; Hc = 120 ¸ 270 kА/м; wmax = 5 ¸ 15 кДж/м3

m = (1,3 ¸ 2,0)m0 .

Їх недоліки – значна залежність В від t°: (0,2 %/°C), тоді коли для литих ПМ – 0,02 %/°C (ст.154, Л.10).

Останнім часом поширені інтерметалеві з’єднання Со з рідко-земельними металами самарій, празеодим, лантан.

Але вони дуже дорогі, хоч і мають надзвичайно високі показники

Br = 0,8 ¸ 0,9 Тл×kА/м; Hc = 500 ¸ 560 kА/м; wmax = 55 ¸ 80 кОм/м3 , kt = 0,06 %/°C при t – t1 = – 100 ¸ 200°C

Вже в останні роки розроблена технологія менш дорогих магнітів на основі –залізо-неодим-бор з найкращими магнітними властивостями Br ==1 ¸ 1,2 Тл×kА/м; Hc = 600 ¸ 900 kА/м; wmax = 75 ¸ 135 кДж/м3.

Основні дані наведені в таблиці.

Марка Br Hc Bd Hd (BdHd)max
ЮН13ДК24 1,25 0,98
ЮН13ДК25А 1,35 1,14
ЮН13ДК24 1,05 0,83
Металокерамічні
Японія NKS-100 1,1
ММК8 1,1 0,5 3,5
ММК11 0,7 0,4
Ферити
Тикополь 750 ФРГ 1,37 ~29
100Х Великобританія 1,34
24БА210 0,37 0,185
28СА250 0,39 0,195
Інтерметалеві
КС37 0,77 0,385
КСП37А 0,9 0,45
США АльпікоVII 1,34
VIII 1,05

В марках литих магнітів буквами, відповідно, позначають:

Ю – алюміній, Н – Ni, Д – Cu, K – Co, T – Ti, Б – ніобій структура А – рівновісьна, стовпчаста, АА – монокристалічна, ММК – металокерамічні.

У феритах Б – барій, С – стронцій, А – анізотропні, (цифри – добуток ВdНd).

Пошук матеріалів з принципово новою природою високо-коерцетивного стану дали нові матеріали. Це Dy3Al з ВН = 585 Тл×kА/м і Тв3Со6 з ВН = 817 Тл×kА/м (Bv = 2,36 Тл×kА/м; Hc = 960 kА/м отримані при температурі 4,2 К на монокристалах). Отже має місце великий резерв при створенні нових матеріалів.

Сферу застосування ПМ розширили так звані магніто-пласти – суміш гуми, або термо-резистивної пластмаси 6 ¸ 10 %. І порошку барієвого фериту: ВНmax = 12 Тл×kА/м; Br = 2,5 Тл×kА/м; Hc = 120 kА/м.

Основний недолік практично всіх магнітів – більша чи менша крих­кість, недостатня механічна міцність, відсутність пластичності.

В останні роки розроблені сплави на базі Fe–Co–Cr з магнітними влас­тивостями типу ЮНДК24, але з набагато вищими пластичними властивос­тями:

– межа міцності – 71 ¸ 73 кГ/м2,

– межа текучості – 36 ¸ 38 кГ/мм,

– видовження – 10 ¸ %.

– a = 0,17 ¸ 0,031 %/°C.

Потенційні можливості великі і ще не використані, а відомі магніти з (ВН)max = 62,5 Тл×kА/м; Bv = 1 Тл; Hc = 74 kА/м.

 


.

mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2019 год. (0.008 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал