半硬磁合金
磁性介于硬磁和软磁之间,矫顽力(Hc)在800~24000A/m(10~3000e)范围的合金
半硬磁合金 semihard magnetic alloys 磁性介于硬磁和软磁之间,矫顽力(Hc)在800~24000A/m(10~3000e)范围的合金。 与永磁体不同,它是靠外加磁场改变其磁化状态进行工作的,包括磁滞合金、电子开关用合金和信息存储用合金。磁滞合金用作磁滞电机的转子,常用的有铁钴钒系合金、铁钴钼系合金和铁镍铝铌合金等。
简介
电子开关用合金要在瞬时磁场作用下改变其磁化状态,对其有一些特定的要求。信息存储用合金主要采用高系、钴系和铁系半硬磁合金。半硬磁合金一般具有良好的加工性能。
分类
半硬磁合金包括磁滞合金、电子开关用合金和信息存储用合金。
磁滞合金 磁滞电机转子材料,并不经过预磁化,而是在电机定子绕组的磁场变化下反复磁化。因此永磁体的一般参量不适用于磁滞材料。评价磁滞材料的磁性,常用磁导率最大点μm处的磁场强度Hm、磁感应强度Bm;磁滞损耗Pm〔顶点在(Hm·Bm)处的磁滞回线面积〕;凸度系数Km
和Km愈大愈好。
这种合金主要有:
①Fe-Co-V系合金 含Co45~52%,V4~12%的Fe-Co-V合金,磁滞性能最好,适于制作高效率磁滞电机转子,是较成熟的和应用最广泛的材料。磁滞电机工作磁场大都处于Hm在25~350Oe范围内。这类合金回火后脆且硬,不能切削加工,其磁滞性能对回火温度敏感。新发展的含Cr或Ni的Fe-Co-V-Cr(Ni)合金,含Co量低,磁性对回火温度不甚敏感。
②Fe-Co-Mo系合金 含Co12%,Mo11~17%。与Fe-Co-V合金相比,工艺简单,价格便宜,可切削成整体转子;中国采用较多。回火后材料变硬,只能磨削加工。磁滞性能较Fe-Co-V合金稍低。
③ Alni和 Alnico系合金 矫顽力比通常的Alni和Alnico硬磁合金小。主要作铸造成型的电机转子。其中Fe-Ni-Al-Nb合金可热轧制成板材。
④磁钢类 含碳量较低,利于改善机械加工性能,为提高剩磁(Br)、降低矫顽力(Hc)和改善材料的磁稳定性,须在较高温度下回火。钴钢是各国采用较多的磁滞材料。
电子开关用合金 用作电子开关的半硬磁材料要在瞬时磁场作用下改变其磁化状态,以完成开关动作。由于用途不同,因而对这类合金有一些特定要求。如在剩磁簧片开关中(图2),半硬磁材料直接封入舌簧管内,作簧片接点和引线,也是磁路导磁体。因此要求Br高,Hc在20~40Oe范围,矩形比Br/Bs大于0.9,电阻率小,弹性好,能与玻璃封接和在冷变形时磁性不恶化等。
半硬磁合金
信息存储用合金 半固定信息存储器是一种可把固定信息反复读出的装置。读出元件用软磁材料,信息存储可用半硬磁材料。它们复合组成的器件如图3所示。这两种材料的磁滞回线组成一个阶梯形磁滞回线(图4)。高Co系、Fe-Co系和Fe-Mn系半硬磁合金适于制作这类元件。
发展
19世纪末用马氏体钢和硬磁钢作磁滞电机转子。20世纪30~40年代研制成功Fe-Co-Mo和Fe-Co-V半硬磁合金。60年代以来,通过改变合金成分和调整热处理制度,又派生出多种用作磁滞电机转子的半硬磁合金。60年代中期研制成Remendur(49Co-3.5V-Fe)合金,用作电子开关。60年代后期发展起来的还有Fe-Ni、Fe-Mn和高Co系合金,矫顽力在10~80Oe范围。中国在60年代研制和生产了多种磁滞合金和电子开关用半硬磁合金。
磁性合金
呈现铁磁性的精密合金材料。磁性合金在外加磁场中,可表现出三种情况:(1)不被磁场吸引的,叫反磁性材料;(2)微弱地被磁场所吸引的物质,叫顺磁性材料;(3)被磁场强烈地吸引的物质,称铁磁性材料,其磁性随外磁场的加强而急剧增高,并在外磁场移走后,仍能保留磁性。金属材料中,大多数过渡金属具有顺磁性;只有Fe、Co、Ni等少数金属是铁磁性的。
产生原因
物质的磁性与其内部电子结构有关。反磁性金属的原子中电子都已成对,正、反自旋的电子数目相等,由电子自旋而产生的磁矩互相抵消,因此原子磁矩为零,故不为外磁场所吸引。顺磁性金属原子中,正反自旋的电子数目不等,原子的磁矩不为零。由于无规则的热运动,原子磁矩的方向各异。放入磁场时,原子磁矩沿磁场方向取向而略有偏转,表现出微弱的磁化,除去外磁场,原子磁矩又混乱分布,磁化消失。
铁磁性的起源和顺磁性相似,来自原子中未成对的电子。但在铁磁性材料内部还存在着称为“磁畴”的许多局部小区域,在这些小区域内,相邻的原子磁矩取向一致,趋于相互平等的排列;而各磁畴间的自发磁化方向是无序的,因此整块材料的宏观磁矩为零,对外不显示磁性。当处于磁场中时,各磁畴的磁矩会在一定程度上沿磁场方向排列,这样,一个磁畴沿磁场顺排一次就相当于许多原子磁矩的顺排。因此铁磁性材料与磁场间的相互作用,要比顺磁性物质大得多。除去外磁场,各磁畴仍力图尽可能保持原有磁场存在时所形成的取向,此时磁畴取得的部分顺排,就使材料保持有残留磁性,于是,该材料就“永久”磁化了。用一块永久铁摩擦铁磁材料,即可使之永久磁化。永磁材料的磁性,也可因加热或猛烈的撞击使磁畴方向变得无序而被破坏。
参考书目
川口寅之辅等:《金属》,44卷,9号,30~36页,1974。  S. Jin,et al.,IEEE Transaction on Mag.Vol.Mag 16, No.5,p. 1062, 1980.
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 16:21
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