1tom125

5. MATERIAŁOZNAWSTWO ELEKTROTECHNICZNE

Tablica 538. Zestawienie właściwości magnetycznych różnych rodzajów stopów żelazokobaltowv_cł, zaczerpnięto z publikacji IEC 404-1

Stop o zaw kobalt %	artości u	/wio^3	Bs T	O1000 T	R ^2> °2S00 T	B, T	A/m	&Pr, W/kg
47-f50	p>	Cs T N> o	2,35	1,8-2	1.9-2,1		40-120	30-39
	a^3»	40-100	2,35	2.0-2,2	2,1-23	1,9 —2.1	20-35	20-25
35		—	2,40		1,7 -1,9	—	120 - 200	—
23-27		—	2,40		1,7-1,9	—	140-320

^A> dla H = 1000 A/m. ²⁾ dla H = 2500 A/m. ^3> 1 — izotropowy. A — anizotropowy.

5.6.5. Materiały magnetycznie twarde metaliczne

Metaliczne materiały magnetycznie twarde wykonuje się jako stopy. Przykładowo stopy te mogą składać się z następujących zestawów metali: Fe-Ai-Ni, Fe-Ńi-Cu, Fe-Co-Ću, Fc-Co-V, Fe-Co-Cr, Fe-Ćo-Mo, Fe-Co-Ni-Al, Pt-Co, Mn-Al-C, Nd-Fe-B, Sm-Pr-Co. W materiałach zawierających Al, Ni, Co mogą występować ponadto w niewielkich ilościach inne składniki np. Si. Nb, Ti.

Magnesy trwałe wykonywane z tych materiałów uzyskuje się przez zastosowanie następujących technik:

odlewania (np. stopy Fe-Al-Ni, Fe-Co-Ni-Al-Cu); otrzymane magnesy mają najczęściej proste kształty, np. cylindra, prostopadłościanu, gwiazdy i inne; wymagają one zwykle obróbki przez szlifowanie;

—    walcowania na gorąco, ewentualnie i na zimno (np. stopy Fe-Co-Cu, Fe-Co-V, Fe-Co-Cr, Fe-Co-Mo). Otrzymywany materiał (taśmy, pręty lub blachy) wymaga dalszej obróbki, np. cięcia, wykrawania lub toczenia w celu uzyskania końcowych kształtów magnesu trwałego (czasami niezbędna jest obróbka cieplna);

—    kruszenia i mielenia w celu uzyskania drobnego proszku, który może być następnie prasewany w formach pod dużym ciśnieniem (ok. 8—10-10⁵ kPa). Prasowanie odbywa się na ogół w polu magnetycznym (materiały anizotropowe). Magnesy (np. zawierające stopy Fc-AI-Ni-Co uzyskują wówczas wymiary końcowe i nie wymagają obróbki mechanicznej;

—    kruszenia, mielenia i sprasowywania jak wyżej, lecz również spiekania w temperaturze powyżej 10CKFC. często w atmosferze ochronnej (np. stopy Nd-Fe-B). Magnesy uzyskiwane tą techniką nie wymagają obróbki mechanicznej;

—    szybkiego chłodzenia ciekłego stopu przez natryskiwanie na wirujący metalowy bęben. Po tej operacji następuje dwustopniowe prasowanie uzyskanej taśmy.

Magnesy otrzymywane jako odlewy lub uzyskiwane w wyniku dalszej przeróbki odlewów

Tablica 5.39. Właściwości lanych stopów Alni i Alnico produkcji Huty Baildon, wg danych katalogowych

Oznaczenie materiału wg	Br	(BH				Uwagi
BN-87/0672-02	T	T • k A/m	kA/m	T	kA/m
Alni 21 08	0,41 0.48	7,8—8,1	52—56	0,24 0.2"	29-32	stopy izo-
Alni 21—10	0.55—0,65	9.0—10,5	38 42	032—0,38	24—28	tropowe
Alnico 21—13	0,65-0.74	12,0 14.0	50—52	0,40—0,44	29 32
Alnico 22—17	0,76—0,82	15,5-18.0	52 59	0.50—0,55	29—33
Alnico 22 —36	1,16—1,25	32.0 38,0	50—54	0,86-0,96	37 41
Alnico 22- 37	1,32 1,38	33.0—38,0	40—46	1,00—1,10	30—35
Alnico 32—44	1.23—1,28	40,0 48,0	50—54	0,98—1,07	41 —45	stopy ani-
Alnico 42 56	1,25 1.32	50.0—58,0	56-63	0.98 1.10	50—56	zotropowe
Altico 22—32	0.95—1,05	30.0-34.0	54 59	0.75—0,84	38—43
Altico 12 28	0,77 -0,85	26.0- 31,0	84—96	0.47 0,55	50-58
Altico 13—40	0,65 0,75	36.0—42.0	120-140	0.45-0,55	82—92
Altico 43—64	0.90—1,05	56,0 72,0	104—120	0,60-0.81	75 95

₅₆. MATERIAŁY MAGNETYCZNE

253

_noszą nazwy fabryczne, często nawiązujące do składu chemicznego stopu, np.: Alni, Alnico. Altico (Huta Baildon), Ticonal (Philips). AlNiCo (niektóre firmy RFN i USA), Recoma (nazwa firmy Ugimag).

Parametry magnesów stopowych odlewanych, produkowanych w Polsce podano tabl. 5.39. przy kładowo zaś wybrane charakterystyki odmagnesowania tych materiałów przedstawiono w dalszym tekście. Stosowane w Polsce oznaczenia stopu składają się i nazwy stopu i symboli cyfrowych, z których pierwsza cyfra oznacza rodzaj struktury (równoosiowa    i. różnoosiowa—2, półkolumnowa — 3, kolumnowa    4). Druga cyfra

odnosi się do obróbki cieplnej zastosowanej w procesie produkcyjnym i oznacza, że: 1 — obróbka odbywa się bez udziału pola magnetycznego, 2 — obróbka odbywa się z udziałem pola magnetycznego, 3 — zastosowano izotermiczne wygrzewanie w polu magnetycznym. Dwie ostatnie cyfry w znaku stopu podają wartość maksymalną iloczynu energetycznego (BH)_raaI wyrażoną w T • kA m (zwyczajowo w wielu katalogach iloczyn jest podany w kJ m \ a więc w jednostkach energii magnetycznej).

Wymienione w tablicy 5.39 materiały stopowe nie wyczerpują pełnego zakresu produkowanych w Polsce metalicznych materiałów magnetycznie twardych. Zgodnie z [5.7] opracowano materiały odmiany Fe-Co-Cr. Są one wdrażane do produkcji w Hucie Baildon. Uzyskuje się je metodą obróbki cieplno-magnetycznej oraz metodą starzenia odkształceniowego. Mają one właściwości anizotropowe. Charakterystyki odmagnesowania tych materiałów przedstawiono na rys. 5.20. W celu umożliwienia porównania

60    50 kA/m 40    30    20    10    0'

Rys. 5.20. Charakterystyki (krzywd odmagnesowania anizotropowych materiałów magnetycznie twardych odmiany

. Fe-Cr-Co oraz Al-Ni-Co, wg [5.7]

!, 2,3 — materiałów otrzymywanych metodą obróbki cieplno-magnetycznej (odpowiednio Fc-22Cr-15Co-Nb-Ti.

5    Fe-25Cr-12Co. Fc-23Cr-15Co-Tft 4 — materiału Ał n ico 32-44

(dawne oznaczenie Alnico 550. produkcji Huty Baildon);

5, 6 materiałów otrzymywanych metoda, starzenia odkształceniowego (Fe-30Cr-7Co-2Cu-Ti oraz Fe-30Cr-9Co-2Cu-Ti)

charakterystyk tych materiałów z charakterystykami materiałów metalicznych innych odmian, na rysunku naniesiono krzywą materiału Alnico 32-44 (krzywa 4). Zarówno przebiegi charakterystyk, jak i parametry magnetyczne materiałów wskazują na możliwość zastąpienia w niektórych rozwiązaniach układów magnetycznych, magnesów odlewanych zawierających kobalt — trudnych w obróbce i drogich — magnesami odmiany Fe-Co-Cr, zawierającymi mniej kobaltu i łatwymi w obróbce mechanicznej.

5.6.6. Materiały magnetycznie miękkie i twarde niemetaliczne

5.6.6.1. Materiały proszkowe niespiekane (magnetodielektryki i ferroplasty)

Magnetodielektryki są to materiały magnetycznie miękkie o technologii podobnej do metalurgii proszków. Polega ona na rozdrobnieniu czystego żelaza lub stopu Fe-Ni na cząstki o średnicy 0,5 s-10 urn. Na powierzchni cząstek wytwarza się następnie warstwę tlenkową lub nakłada cienką błonę lakierową, która pełni rolę izolacji elektrycznej. W ten sposób przygotowany proszek składnika metalicznego zostaje wymieszany z żywicą termoutwardzalną. Z kompozycji materiału magnetycznego z dielektrykiem wykonuje się ^wypraski gotowych elementów’ obwodu magnetycznego i poddaje procesowi utwardzania.

Magnetodielektryki stanowią przede wszystkim rdzenie cewek pracujących przy częstotliwościach powyżej 20 kHz. Cechuje jc duża rezystywność, mała stratność, mała