Какими свойствами обладает магнитомягкие материалы

10.11.2020
0
Главная › Какие свойства › Какими свойствами обладает магнитомягкие материалы

МАГНИТОМЯ́ГКИЕ МАТЕРИА́ЛЫ, маг­нит­ные ма­те­риа­лы, спо­соб­ные на­маг­ни­чи­вать­ся в сла­бых маг­нит­ных по­лях (на­пря­жён­но­стью ме­нее 800 А/м); об­ла­да­ют низ­кой ко­эр­ци­тив­ной си­лой Hc (⩽ 100 А/м), боль­ши­ми на­чаль­ной маг­нит­ной про­ни­цае­мо­стью μa (до 105) и макс. маг­нит­ной про­ни­цае­мо­стью μмакс (до 106). Разл. груп­пы М. м. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся ря­дом др. свойств: боль­шой ин­дук­ци­ей на­сы­ще­ния Bs (же­ле­зо, элек­тро­тех­нич. ста­ли, пер­мен­дюр), ма­лы­ми маг­нит­ны­ми по­те­ря­ми (фер­ри­ты, элек­тро­тех­нич. ста­ли), пря­мо­уголь­ны­ми пет­ля­ми гис­те­ре­зи­са (пер­мин­ва­ры, не­ко­то­рые аморф­ные и на­нок­ри­стал­лич. ма­те­риа­лы), боль­шим элек­трич. со­про­тив­ле­ни­ем ρ (маг­нит­ные ди­элек­три­ки, фер­ри­ты) и т. д. Та­кое раз­но­об­ра­зие свойств обу­слов­ли­ва­ет ши­ро­кое при­ме­не­ние М. м. в разл. об­лас­тях тех­ни­ки.

В фор­ми­ро­ва­нии свойств М. м. важ­ное зна­че­ние име­ет маг­нит­ная до­мен­ная струк­ту­ра, ко­то­рая об­ра­зу­ет­ся при темп-ре ни­же Кю­ри точ­ки TС. Пе­ре­строй­ка до­мен­ной струк­ту­ры под дей­ст­ви­ем маг­нит­но­го по­ля про­ис­хо­дит в осн. за счёт дви­же­ния до­мен­ных гра­ниц, об­ла­даю­щих боль­шой под­виж­но­стью, за­ви­ся­щей от од­но­род­но­сти ма­те­риа­лов, на­ли­чия в них при­ме­сей, пус­тот, гра­ниц зё­рен, внутр. на­пря­же­ний. В не­ко­то­рых слу­ча­ях (осо­бен­но в вы­со­ко­час­тот­ных по­лях) важ­ны так­же про­цес­сы вра­ще­ния век­то­ра на­маг­ни­чен­но­сти. Свой­ст­ва М. м. чув­ст­ви­тель­ны к струк­тур­ным осо­бен­но­стям ма­те­риа­лов, вслед­ст­вие че­го их мож­но ре­гу­ли­ро­вать с по­мо­щью тер­мич., тер­мо­маг­нит­ной и тер­мо­ме­ха­нич. об­ра­бот­ки об­раз­цов.

Су­ще­ст­ву­ет боль­шое раз­но­об­ра­зие М. м., от­ли­чаю­щих­ся разл. на­бо­ра­ми осн. па­ра­мет­ров (табл.). Клас­си­фи­ка­ция М. м. не­од­но­знач­на, хо­тя и мо­жет быть про­ве­де­на, напр., по экс­тре­маль­ным ве­ли­чи­нам па­ра­мет­ров или по кон­крет­ным об­лас­тям при­ме­не­ния. Так, мож­но вы­де­лить ма­те­риа­лы, не­об­хо­ди­мые для ра­бо­ты в по­сто­ян­ных маг­нит­ных по­лях (же­ле­зо, пер­мал­лои), пе­ре­мен­ных маг­нит­ных по­лях ма­лых час­тот (до 400 Гц) (элек­тро­тех­нич. ста­ли), в по­лях вы­со­ких час­тот (104–108 Гц) (по­рош­ки кар­бо­ниль­но­го же­ле­за, пер­мал­лоя, ал­си­фе­ра) и в по­лях сверх­вы­со­ких час­тот (фер­ри­ты).

Основные параметры некоторых магнитомягких материалов
МатериалОсновной состав, % по массеBs, ТлTc, Cρ·106, Ом·мμа·10-Зμмакс·10-3 Hc, А/м
Железо техническоеоколо 0,2% примеси2,167700,10,2672
Железо чистое0,05% примеси2,167700,1253500,8
Кремнистое железо96%Fe, 4%Si1,976900,60,65740
Текстурированное кремнистое железо96,7%Fe, 3,3%Si27400,471,5408
Алсифер85%Fe, 10%Si, 5%Al15000,6301204
80-HM супермаллой15%Fe, 80%Ni, 5%Mo0,84000,5510010000,4
45-пермаллой55%Fe, 45%Ni1,64400,452,52524
Cr-пермаллой18%Fe, 78,2%Ni, 3,8%Cr0,84200,6512624
79HM (молибденовый пермаллой)17%Fe, 79%Ni, 4%Mo0,844500,5402001,6
Перминвар*34%Fe, 43%Ni, 23%Co1,557150,192,54272,4
КФ-ВИ (пермендюр)49%Fe, 49%Co, 2%V2,359800,415040
Ni–Zn-феррит48,5%Fe2O3, 35,5%ZnO, 16%NiO0,2130IO657,564
Mn–Zn-феррит(Mn, Zn)O • Fe2O30,35–0,4170IO512,548
2НСР (аморфный)*78%Fe, 1%Ni, 9%Si, 12%B**1,454261,310155
71KHCP (аморфный)*5%Fe, 60%Co, 10%Ni, 10%Si, 15%B**0,52501,35201500,8
82КЗХСР* (аморфный)3%Fe, 67%Co, 3%Cr, 15%Si, 12%B**0,431401,81003000,4
Файнмет73,5%Fe, 1%Cu, 3%Nb, 13,5%Si, 9%B**1,255701,25534000,6
* Термомагнитная обработка.
** Атомные проценты.

Чис­тое же­ле­зо об­ла­да­ет хо­ро­ши­ми маг­ни­то­мяг­ки­ми свой­ст­ва­ми, од­на­ко из-за ма­ло­го элек­трич. со­про­тив­ле­ния ис­поль­зу­ет­ся лишь в ма­ши­нах, ра­бо­таю­щих на по­сто­ян­ных то­ках. От­лич­ны­ми маг­ни­то­мяг­ки­ми свой­ст­ва­ми об­ла­да­ют пер­мал­лои; они име­ют вы­со­кую маг­нит­ную про­ни­цае­мость (μa и μмакс) и низ­кую ко­эр­ци­тив­ную си­лу, но, как и чис­тое же­ле­зо, ха­рак­те­ри­зу­ют­ся низ­ким элек­трич. со­про­тив­ле­ни­ем, что ог­ра­ни­чи­ва­ет об­ласть их при­ме­не­ния. Осо­бые маг­ни­то­мяг­кие свой­ст­ва при­су­щи су­пер­мал­лою, ко­то­рый при­ме­ня­ет­ся в ра­дио­тех­ни­ке, те­ле­фо­нии, те­ле­ме­ха­ни­ке.

Ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в тех­ни­ке элек­тро­тех­нич. ста­ли с со­дер­жа­ни­ем Si до 5%. До­бав­ки крем­ния к же­ле­зу сни­жа­ют элек­трич. со­про­тив­ле­ние элек­тро­тех­нич. ста­лей, а сле­до­ва­тель­но, и удель­ные по­те­ри элек­тро­маг­нит­ной энер­гии, что по­зво­ля­ет при­ме­нять их в пе­ре­мен­ных по­лях с час­то­той до 400 Гц. Ис­поль­зу­ют­ся как изо­троп­ные (в ге­не­ра­то­рах и ди­на­мо-ма­ши­нах), так и ани­зо­троп­ные (в си­ло­вых транс­фор­ма­то­рах) элек­тро­тех­нич. ста­ли, об­ла­даю­щие изо­троп­ной ра­зо­ри­ен­та­ци­ей осей зё­рен и хо­ро­шей тек­сту­рой со­от­вет­ст­вен­но.

Важ­ной ха­рак­те­ри­сти­кой элек­тро­тех­нич. ста­лей яв­ля­ет­ся ве­ли­чи­на удель­ных по­терь элек­тро­маг­нит­ной энер­гии, ко­то­рые име­ют гис­те­ре­зис­ную и вих­ре­то­ко­вую со­став­ляю­щие. Пер­вая из них свя­за­на с при­чи­на­ми, при­во­дя­щи­ми к уве­ли­че­нию ши­ри­ны пет­ли гис­те­ре­зи­са (см. в ст. Гис­те­ре­зис). Для си­ло­вых транс­фор­ма­то­ров ис­поль­зу­ют со­вер­шен­ные элек­тро­тех­нич. ста­ли с хо­ро­шей тек­сту­рой. В них осн. роль иг­ра­ет вих­ре­то­ко­вая со­став­ляю­щая удель­ных по­терь, по­ро­ж­дае­мая дви­же­ни­ем до­мен­ной гра­ни­цы. Один из спо­со­бов её умень­ше­ния – уве­ли­че­ние со­дер­жа­ния Si в ста­лях, что при­во­дит к уве­ли­че­нию элек­трич. со­про­тив­ле­ния, но при этом про­ис­хо­дит не­же­ла­тель­ное сни­же­ние ин­дук­ции на­сы­ще­ния.

Ус­та­нов­ле­но, что удель­ные по­те­ри про­пор­цио­наль­ны ши­ри­не L до­ме­нов. В свою оче­редь, L про­пор­цио­наль­на кор­ню квад­рат­но­му из раз­ме­ра кри­стал­ли­та. В хо­лод­но­ка­та­ных элек­тро­тех­нич. ста­лях обыч­но зёр­на ве­ли­ки (до 10 мм и бо­лее) и тек­сту­ра со­вер­шен­на, что при­водит к ши­ро­ким до­ме­нам и боль­шим элек­тро­маг­нит­ным по­те­рям. Эти по­те­ри сни­жа­ют пу­тём из­мель­че­ния до­мен­ной струк­ту­ры. Раз­ра­бо­та­ны разл. спо­со­бы та­ко­го из­мель­че­ния (на­не­се­ние на лис­ты маг­ни­то­ак­тив­ных по­кры­тий, об­ра­бот­ка по­верх­но­сти лис­та ла­зер­ным лу­чом и др.). Наи­луч­ши­ми свой­ст­ва­ми об­ла­да­ют элек­тро­тех­нич. ста­ли мар­ки HI-B, имею­щие на час­то­те пе­ре­мен­но­го по­ля 50 Гц пол­ные по­те­ри 0,8 Вт/кг и вих­ре­то­ко­вые по­те­ри 0,45 Вт/кг (при ин­дук­ции В = 1,7 Тл и тол­щи­не лис­та 0,18 мм).

В СВЧ-тех­ни­ке не­за­ме­ни­мы­ми яв­ля­ют­ся фер­ри­ты, ко­то­рые об­ла­да­ют очень вы­со­ким элек­трич. со­про­тив­ле­ни­ем и ма­лы­ми по­те­ря­ми.

В кон. 20 – нач. 21 вв. ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли аморф­ные и на­нок­ри­стал­лич. маг­ни­то­мяг­кие спла­вы на ос­но­ве же­ле­за и ко­баль­та. Тех­но­ло­гия по­лу­че­ния аморф­ных спла­вов про­ста, их про­из­во­дят в ви­де тон­ких лент. Они име­ют очень вы­со­кие μa и μмакс. К не­дос­тат­кам этих материалов от­но­сят­ся ма­лая Bs (0,4-0,6 Тл) и низ­кая тем­пе­ра­тур­ная и вре­мен­нáя ста­биль­ность. Бо­лее удач­ны­ми яв­ля­ют­ся на­нок­ри­стал­лич. спла­вы на ос­но­ве Fe и Co. По сво­им свой­ст­вам они не ус­ту­па­ют свой­ст­вам аморф­ных спла­вов и да­же в не­ко­то­рых ас­пек­тах пре­вос­хо­дят их. Так, μa и μмакс этих ма­те­риа­лов со­пос­тави­мы с про­ни­цае­мо­стя­ми аморф­ных ма­те­риа­лов, но они об­ла­да­ют вы­со­кой тем­пе­ра­тур­ной и вре­мен­нóй ста­биль­но­стью и мо­гут иметь Bs=1,25 Тл.

Читайте также:  Какими уникальными защитными свойствами обладает противорадиационное укрытие

В осо­бые груп­пы М. м. мож­но вы­де­лить маг­ни­то­ст­рик­ци­он­ные ма­те­риа­лы, маг­ни­то­ди­элек­три­ки (см. в ст. Маг­нит­ные ди­элек­три­ки) и тер­мо­маг­нит­ные ма­те­риа­лы – фер­ро­маг­нит­ные спла­вы (Ni–Fe, Ni–Cu, Ni–Fe–Cr и др.) с силь­ной за­ви­си­мо­стью Bs от темп-ры в оп­реде­лён­ном маг­нит­ном по­ле. По­след­ние при­ме­ня­ют, напр., в ре­ле, мо­мент сра­ба­ты­ва­ния ко­то­рых за­ви­сит от тем­пе­ра­ту­ры.

Источник

Характерными свойствами магнитомягких материалов является спо­собность намагничиваться до насыщения даже в слабых магнитных полях и малые потери на пере

магничивание. Другими словами, магнитомягкие материалы имеют узкую петлю гистерезиса с небольшой коэрцитивной силой (Нс). Граница значений Нс, по которым материал можно отнести к магнитомягким условна. Но принятым в России стандартам к магнитомягким материалам относят материалы, имеющие Нс < 4 кА/м. Термин «магнитомягкий» не отражает механические свойства материала.

Частотный диапазон применения различных групп магнитомягких ма­териалов в значительной степени определяется величиной их удельного электрического сопротивления. Чем оно больше, тем на более высоких частотах можно использовать материал. Это объясняется тем, что при ма­лых значениях удельного сопротивления с повышением частоты, могут, существенно, возрасти потери на вихревые токи. В постоянных и низкочас­тотных полях (до сотен герц и единиц килогерц) применяют металличе­ские магнитомягкие материалы, к которым относятся: технически чистое железо (низкоуглеродистые электротехнические стали), электротехни­ческие (кремнистые) стали и пермаллои – железоникелевые и железоникелькобальтовые сплавы.

На повышенных и высоких частотах в основном применяют материалы, удельное сопротивление которых соответствует значениям, характерным для полупроводников и диэлектриков. К таким материалам относятся магнитомягкие ферриты и магнитодиэлектрики. Иногда на повышенных частотах и, особенно при работе в импульсном режиме применяют также металлические материалы тонкого проката (до нескольких микрометров).

Требования, предъявляемые к магнитомягким материалам, в значи­тельной степени определяются областью их применения. Однако жела­тельно, чтобы эти материалы имели минимальное значение коэрцитивной силы, чему соответствует высокая магнитная проницаемость и возможно большее значение индукции насыщения.

Технически чистое железо содержит менее 0,05 % углерода при ми­нимальном количестве других примесей. Технически чистое железо является дешевым и технологичным ма­териалом; оно хорошо штампуется и обрабатывается на всех металло­режущих станках. Железо обладает высокими магнитными свойствами в постоянных полях. Вследствие низкого удельного электрического сопро­тивления железо используют при изготовлении изделий, предназначенных для работы только в постоянных магнитных полях. Технически чистое же­лезо применяют как шихтовый материал для получения почти всех ферро­магнитных сплавов

Электролитическое железо изготавливают путем электролиза. Осаж­денное железо после тщательной промывки измельчают в порошок в ша­ровых мельницах. Ввиду большого насыщения водородом магнитные свойства такого железа весьма низки. Однако в результате переплавки в вакууме и многократных отжигов его свойства можно существенно улуч­шить. Обработанное таким образом электролитическое железо характери­зуется следующими магнитными свойствами: Hс = 30 А/м; µmax= 15000. Вви­ду высокой стоимости электролитическое железо применяют редко.

Карбонильное железо получают посредством термического разложе­ния пентакарбонила железа Fе(СО)5. При этом в зависимости от условий разложения можно получить железо различного вида: порошкообразное, губчатое и т.п. Для получения высоких магнитных свойств карбонильное железо должно быть термически обработано в водороде. Карбонильное железо широко применяют в качестве ферромагнитной фазы магнитодиэлектриков.

Иногда вместо технически чистого железа в промышленности при­меняют углеродистые и легированные стали с содержанием углерода (0,1 – 0,4)  %. Магнитные свойства таких сталей ниже, чем у железа, но их можно улучшить отжигом изготовленных деталей.

Электротехнические кремнистые стали представляют собой твердый раствор кремния в железе. Легирование технически чистого железа крем­нием производят с целью повышения удельного электрического сопротив­ления материала. Одновременно с этим

кремний вызывает не только улучшение некоторых магнитных параметров (возрастает магнитная про­ницаемость, уменьшается коэрцитивная сила), но и оказывает вредное воз­действие (снижается индукция насыщения). Кроме того, введение кремния в железо ухудшает его механические характеристики (повышается твер­дость и хрупкость).

Свойства стали значительно улучшаются в результате образования магнитной текстуры при ее холодной прокатке и последующем отжиге. Текстурированные стали обладают анизотропией магнитных свойств.

Пермаллои представляют собой сплавы железа с никелем или железа с никелем и кобальтом, обычно легированные молибденом, хромом и дру­гими элементами. Основное преимущество пермаллоев – высокие значения магнитной проницаемости в слабых полях и малое значение коэрцитивной силы. Не­достатками пермаллоев являются большая чувствительность магнитных свойств к механическим напряжениям, пониженные значения индукции насыщения по сравнению с электротехническими сталями и сравнительно высокая стоимость.

Необходимо также учитывать, что высокие магнитные свойства у пермаллоев могут быть получены лишь в результате отжига го­товых изделий в водороде или вакууме, что усложняет их применение.

Пермаллои находят широкое применение в магнитных элементах из­мерительных, автоматических и радиотехнических устройств при их рабо­те в слабых постоянных и переменных полях с частотой до нескольких де­сятков килогерц, а для микронного проката и до более высоких частот.

Как было указано ранее, магнитные материалы, используемые при высоких частотах (от единиц до десятков мегагерц) и при сверхвысоких частотах (от сотен до десятков тысяч мегагерц), должны иметь малую электрическую проводимость. Этому требованию, отвечают ферриты и магнитодиэлектрики.

Ферриты – химические соединения окиси железа Fе2О3 с оксидами металлов; они могут быть получены различными способами. Однако про­мышленностью освоена пока только керамическая технология. К ферритам для радиочастот относятся, в первую очередь, никельцинковые и марганеццинковые. Они представляют собой двухкомпонентные ферриты систем Ni–ZnО–Fе2О3 и МпО–ZпО–Fе2О3. Находят также приме­нение литийцинковые, свинцовоникелевые и фер­риты некоторых других типов. Фер­риты этих групп используют для изготовления сердечников различных трансформаторов, катушек индуктивности фильтров, магнит­ных антенн, статоров и роторов высокочастотных микродвигателей, дета­лей отклоняющих систем телевизионной аппаратуры и т.д.

Читайте также:  Какое свойство материала цвет

Для ферритов, используемых в переменных полях, обычно кроме на­чальной магнитной проницаемости, измеренной на высокой частоте, ука­зывают тангенс угла магнитных потерь (tgδm) или относительный тангенс угла магнитных потерь (tgδm/µн) и критическую частоту (fкр).

Экспериментально установлено, что для некоторой области изменения напряженности маг­нитного поля от нуля и выше (области Релея, определяемой обычно деся­тыми долями А/м) выражение для тангенса угла магнитных потерь в зави­симости от f и H может быть представлено следующим образом:

tgδ = δгH + δвf + δд                                                 (1.11)

где δг, δв, δд- коэффициенты, характеризующие соответственно потери на гистерезис, отнесенные к единице напряженности поля; на вихревые токи, отнесенные к единице частоты и на последействие (дополнительные потери).

Частота, при которой начинается резкое возрастание угла потерь, на­зывается критической частотой. Для определенности ввели понятие кри­тической частоты (fкр), при которой tgδm= 0,1. Причины резкого возрастания потерь и уменьшения проницаемости с ростом частоты весьма сложны и объясняются главным образом релаксацион

ными, а иногда и резонансны­ми явлениями. Чем выше начальная проницаемость, тем ниже граничная частота.

Во многих случаях вместо tgδ удобнее пользоваться понятием отно­сительного тангенса угла магнитных потерь (tgδm/ µн). К ферритам  для устройств сверхвысоких частот (СВЧ), т.е. работающим в диапазоне частот от сотен до десятков тысяч мегагерц) относятся: литиевые, магниевые, нике­левые, магниевые ферроалюминаты, никелевые и магниевые феррохромиты. Кроме того, к этой группе относятся ферриты со структурой минерала граната, которые называют ферритами-гранатами. Эти ферриты имеют структурную формулу:

(Ме2О3)3 (Fе2О3)        или     Ме3Fе5О12,

где Ме – трехвалентный ион иттрия или какого-либо редкоземельного элемента – лантаноида.

Магнитодиэлектрики представляют собой конгломераты из измель­ченного ферромагнетика, частицы которого разделены между собой в электрическом отношении изолирующими пленками из немагнитного ма­териала, являющегося одновременно механической связкой.

Магнитные свойства магнитодиэлектриков в значительной степени определяются особенностями намагничивания совокупности отдельных ферромагнитных частиц, а, следовательно, их размерами и формой, взаим­ным расположением, соотношением между количествами ферромагнетика и диэлектрика. Магнитные свойства исходного ферромагнетика (наполни­теля) влияют на параметры магнитодиэлектрика сравнительно мало.

Магнитодиэлектрики, как и ферриты, обладая высоким удельным электрическим сопротивлением, являются высокочастотными магнитными материалами. Они имеют некоторые преимущества перед ферритами, пре­жде всего более высокую стабильность свойств. Кроме того, особенности технологии производства магнитодиэлектриков, соответствующей техно­логии изготовления пластмасс, позволяют получить изделия значительно более высоких классов точности и чистоты, чем при керамической технологии получения ферритов. По ряду электромагнитных параметров магнитодиэлектрики уступают ферритам.

Наиболее широко применяют магнитодиэлектрики на основе альсифера и карбонильного железа.

Источник

Îáùàÿ õàðàêòåðèñòèêà ìàãíèòîìÿãêèõ ìàòåðèàëîâ, èõ ñîñòàâ, îñíîâíûå ñâîéñòâà è îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ â ìàøèíî- è ïðèáîðîñòðîåíèè. Ñîñòàâ è ñâîéñòâà êåðàìèêè, ïðèìåíÿåìîé â ýëåêòðîïðèáîðîñòðîåíèè. Äèàãðàììà èçîòåðìè÷åñêîãî ïðåâðàùåíèÿ àóñòåíèòà äëÿ ñòàëè Ó8.

Ñòóäåíòû, àñïèðàíòû, ìîëîäûå ó÷åíûå, èñïîëüçóþùèå áàçó çíàíèé â ñâîåé ó÷åáå è ðàáîòå, áóäóò âàì î÷åíü áëàãîäàðíû.

Ðàçìåùåíî íà https://www.allbest.ru/

Ìàãíèòîìÿãêèå ìàòåðèàëû, èõ ïðèìåíåíèå

Fe

Si

Mn

Al

Cu

Be

Mg

Zn

Sn

Ïðèìåñåé

äî 1,5

4,5-5,5

äî 0,5

90,7-94,15

1-1,5

äî 0,1

0,35-0,6

äî 0,3

äî 0,01

âñåãî 1,7

Ñïëàâ ÀË5 ïðèìåíÿåòñÿ: äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ÷óøåê è ôàñîííûõ îòëèâîê ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè ëèòüÿ (â ïåñ÷àíûå ôîðìû, ïî âûïëàâëÿåìûì ìîäåëÿì, â êîêèëü, ëèòüåì ïîä äàâëåíèåì); îòëèâîê äåòàëåé ìåòàëëóðãè÷åñêîãî è òðàíñïîðòíîãî îáîðóäîâàíèÿ (ãîëîâîê è öèëèíäðîâ ìîòîðîâ âîçäóøíîãî îõëàæäåíèÿ; äåòàëåé àãðåãàòîâ è ïðèáîðîâ, ðàáîòàþùèõ ïðè òåìïåðàòóðå íå âûøå +225°Ñ); îòëèâîê äåòàëåé òðóáîïðîâîäíîé àðìàòóðû è ïðèâîäíûõ óñòðîéñòâ ê íåé.

Àëþìèíèåâûé ëèòåéíûé ñïëàâ ñèñòåìû Al-Si-Cu.

Äîñòîèíñòâà: Âûñîêàÿ ìåõàíè÷åñêàÿ ïðî÷íîñòü, óäîâëåòâîðèòåëüíûå ëèòåéíûå òåõíîëîãè÷åñêèå ñâîéñòâà, ñâàðèâàåìîñòü è êîððîçèîííàÿ ñòîéêîñòü. Õîðîøàÿ îáðàáàòûâàåìîñòü ðåçàíèåì.

Íåäîñòàòêè: Ïîíèæåííàÿ ïëàñòè÷íîñòü.

Äåòàëè èçãîòàâëèâàþò ëèòüåì.

á) Ïðî÷íîñòü ñïëàâà ÀË5 ïîñëå çàêàëêè è ñòàðåíèÿ îêàçûâàåòñÿ âûøå 200-230 ÌÏà ïðè óäëèíåíèè 2-3%. Ýôôåêò óïðî÷íåíèÿ ñïëàâà ïðè çàêàëêå è ñòàðåíèè îáúÿñíÿåòñÿ îáðàçîâàíèåì ïðè ñòàðåíèè çîí Ãèíüå-Ïðåñòîíà è ïðîìåæóòî÷íûõ ôàç ñëîæíîãî ñîñòàâà, îòëè÷àþùèõñÿ ïî ñîñòàâó è êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêå îò ðàâíîâåñíîé, íàïðèìåð Mg2Si, è êîãåðåíòíûõ ñ òâåðäûì ðàñòâîðîì ñâîèìè êðèñòàëëè÷åñêèìè ðåøåòêàìè.

Öåëüþ òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêè äåòàëåé èç ëèòåéíûõ àëþìèíèåâûõ ñïëàâîâ ÿâëÿåòñÿ ïîëó÷åíèå îïðåäåëåííûõ ñâîéñòâ âîçäåéñòâèåì ñîîòâåòñòâóþùèõ òåìïåðàòóð, âðåìåíè âûäåðæêè ïðè ýòîé òåìïåðàòóðå, à òàêæå ñêîðîñòè îõëàæäåíèÿ.

Òàáëèöà

ñâîéñòâà

Ýëåêòðîòåõíè÷åñêèé ôàðôîð

ðàäèîôàðôîð

óëüòðàôàðôîð

ñòåàòèò

Ïëîòíîñòü, êã/ì3

2500

2500

2600

2600-2800

6,5

6

6,3

5,5

tg.104

200

2

1

1,5

, Îì. ì

1012

1016

1012

1015

Åïð, ÌÂ/ì

35

15-20

20-25

20-30

Îòëè÷èòåëüíîé îñîáåííîñòüþ ðàññìîòðåííûõ âûøå êåðàìè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ ÿâëÿåòñÿ î÷åíü áûñòðîå óõóäøåíèå äèýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâ ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû: âîçðàñòàíèå tg, ïàäåíèå.

Âñå ýòè ìàòåðèàëû èìåþò ïîëîæèòåëüíûé êîýôôèöèåíò òåïëîïðîâîäíîñòè, ëåæàùèé â ïðåäåëàõ (3 – 9).10-6Ê-1.

Îòíîñèòåëüíî âûñîêèé ÒÊËÐ è íèçêèé êîýôôèöèåíò òåïëîïðîâîäíîñòè 1,2 – 3,5 Âò/ì. Ê îáóñëîâëèâàþò íåâûñîêóþ ñòîéêîñòü ê òåðìîóäàðàì.  ýòîì îòíîøåíèè áîëüøîé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò êåðàìèêè íà îñíîâå ÷èñòûõ îêñèäîâ, à òàêæå øïèíåëè (äâîéíûå îêñèäû ÌgO. Al2O3).

Âîïðîñ 6: Âû÷åðòèòå äèàãðàììó ñîñòîÿíèÿ æåëåçî – êàðáèä æåëåçà, óêàæèòå ñòðóêòóðíûå ñîñòàâëÿþùèå âî âñåõ îáëàñòÿõ äèàãðàììû, îïèøèòå ïðåâðàùåíèÿ è ïîñòðîéòå êðèâóþ îõëàæäåíèÿ (ñ ïðèìåíåíèåì ïðàâèëà ôàç) äëÿ ñïëàâà, ñîäåðæàùåãî 2,2% Ñ. Êàêîâà ñòðóêòóðà ýòîãî ñïëàâà ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå è êàê òàêîé ñïëàâ íàçûâàåòñÿ?

Читайте также:  Какие свойства жиров лежат в основе выполнения ими запасающей функции

Ïåðâè÷íàÿ êðèñòàëëèçàöèÿ ñïëàâîâ ñèñòåìû æåëåçî-óãëåðîä íà÷èíàåòñÿ ïî äîñòèæåíèè òåìïåðàòóð, ñîîòâåòñòâóþùèõ ëèíèè ABCD (ëèíèè ëèêâèäóñ), è çàêàí÷èâàåòñÿ ïðè òåìïåðàòóðàõ, îáðàçóþùèõ ëèíèþ AHJECF (ëèíèþ ñîëèäóñ).

Ïðè êðèñòàëëèçàöèè ñïëàâîâ ïî ëèíèè À èç æèäêîãî ðàñòâîðà âûäåëÿþòñÿ êðèñòàëëû òâåðäîãî ðàñòâîðà óãëåðîäà â á-æåëåçå (ä-ðàñòâîð). Ïðîöåññ êðèñòàëëèçàöèè ñïëàâîâ ñ ñîäåðæàíèåì óãëåðîäà äî 0,1 % çàêàí÷èâàåòñÿ ïî ëèíèè ÀÍ ñ îáðàçîâàíèåì á (ä) – òâåðäîãî ðàñòâîðà. Íà ëèíèè HJB ïðîòåêàåò ïåðèòåêòè÷åñêîå ïðåâðàùåíèå, â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî îáðàçóåòñÿ òâåðäûé ðàñòâîð óãëåðîäà â ã-æåëåçå, ò.å. àóñòåíèò. Ïðîöåññ ïåðâè÷íîé êðèñòàëëèçàöèè ñòàëåé çàêàí÷èâàåòñÿ ïî ëèíèè AHJE.

Ïðè òåìïåðàòóðàõ, ñîîòâåòñòâóþùèõ ëèíèè ÂÑ, èç æèäêîãî ðàñòâîðà êðèñòàëëèçóåòñÿ àóñòåíèò.  ñïëàâàõ, ñîäåðæàùèõ îò 4,3% äî 6,67% óãëåðîäà, ïðè òåìïåðàòóðàõ, ñîîòâåòñòâóþùèõ ëèíèè CD, íà÷èíàþò âûäåëÿòüñÿ êðèñòàëëû öåìåíòèòà ïåðâè÷íîãî. Öåìåíòèò, êðèñòàëëèçóþùèéñÿ èç æèäêîé ôàçû, íàçûâàåòñÿ ïåðâè÷íûì. B òî÷êå Ñ ïðè òåìïåðàòóðå 1147°Ñ è êîíöåíòðàöèè óãëåðîäà â æèäêîì ðàñòâîðå 4,3% îáðàçóåòñÿ ýâòåêòèêà, êîòîðàÿ íàçûâàåòñÿ ëåäåáóðèòîì. Ýâòåêòè÷åñêîå ïðåâðàùåíèå ñ îáðàçîâàíèåì ëåäåáóðèòà ìîæíî çàïèñàòü ôîðìóëîé ÆÐ4,3 Ë [À2,14+Ö6,67]. Ïðîöåññ ïåðâè÷íîé êðèñòàëëèçàöèè ÷óãóíîâ çàêàí÷èâàåòñÿ ïî ëèíèè ECF îáðàçîâàíèåì ëåäåáóðèòà.

Òàêèì îáðàçîì, ñòðóêòóðà ÷óãóíîâ íèæå 1147°Ñ áóäåò: äîýâòåêòè÷åñêèõ – àóñòåíèò+ëåäåáóðèò, ýâòåêòè÷åñêèõ – ëåäåáóðèò è çàýâòåêòè÷åñêèõ – öåìåíòèò (ïåðâè÷íûé) +ëåäåáóðèò.

Ïðåâðàùåíèÿ, ïðîèñõîäÿùèå â òâåðäîì ñîñòîÿíèè, íàçûâàþòñÿ âòîðè÷íîé êðèñòàëëèçàöèåé. Îíè ñâÿçàíû ñ ïåðåõîäîì ïðè îõëàæäåíèè ã-æåëåçà â á-æåëåçî è ðàñïàäîì àóñòåíèòà.

Ëèíèÿ GS ñîîòâåòñòâóåò òåìïåðàòóðàì íà÷àëà ïðåâðàùåíèÿ àóñòåíèòà â ôåððèò. Íèæå ëèíèè GS ñïëàâû ñîñòîÿò èç ôåððèòà è àóñòåíèòà.

Ëèíèÿ ÅS ïîêàçûâàåò òåìïåðàòóðû íà÷àëà âûäåëåíèÿ öåìåíòèòà èç àóñòåíèòà âñëåäñòâèå óìåíüøåíèÿ ðàñòâîðèìîñòè óãëåðîäà â àóñòåíèòå ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû. Öåìåíòèò, âûäåëÿþùèéñÿ èç àóñòåíèòà, íàçûâàåòñÿ âòîðè÷íûì öåìåíòèòîì.

 òî÷êå S ïðè òåìïåðàòóðå 727°Ñ è êîíöåíòðàöèè óãëåðîäà â àóñòåíèòå 0,8% îáðàçóåòñÿ ýâòåêòîèäíàÿ ñìåñü ñîñòîÿùàÿ èç ôåððèòà è öåìåíòèòà, êîòîðàÿ íàçûâàåòñÿ ïåðëèòîì. Ïåðëèò ïîëó÷àåòñÿ â ðåçóëüòàòå îäíîâðåìåííîãî âûïàäåíèÿ èç àóñòåíèòà ÷àñòèö ôåððèòà è öåìåíòèòà. Ïðîöåññ ïðåâðàùåíèÿ àóñòåíèòà â ïåðëèò ìîæíî çàïèñàòü ôîðìóëîé À0,8 Ï [Ô0,03+Ö6,67].

Ëèíèÿ PQ ïîêàçûâàåò íà óìåíüøåíèå ðàñòâîðèìîñòè óãëåðîäà â ôåððèòå ïðè îõëàæäåíèè è âûäåëåíèè öåìåíòèòà, êîòîðûé íàçûâàåòñÿ òðåòè÷íûì öåìåíòèòîì.

Ñëåäîâàòåëüíî, ñïëàâû, ñîäåðæàùèå ìåíåå 0,008% óãëåðîäà (òî÷êà Q), ÿâëÿþòñÿ îäíîôàçíûìè è èìåþò ñòðóêòóðó ÷èñòîãî ôåððèòà, à ñïëàâû, ñîäåðæàùèå óãëåðîä îò 0,008 äî 0,03% – ñòðóêòóðó ôåððèò+öåìåíòèò òðåòè÷íûé è íàçûâàþòñÿ òåõíè÷åñêèì æåëåçîì.

Äîýâòåêòîèäíûå ñòàëè ïðè òåìïåðàòóðå íèæå 727ºÑ èìåþò ñòðóêòóðó ôåððèò+ïåðëèò è çàýâòåêòîèäíûå – ïåðëèò+öåìåíòèò âòîðè÷íûé â âèäå ñåòêè ïî ãðàíèöàì çåðåí.

 äîýâòåêòè÷åñêèõ ÷óãóíàõ â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 1147-727ºÑ ïðè îõëàæäåíèè èç àóñòåíèòà âûäåëÿåòñÿ öåìåíòèò âòîðè÷íûé, âñëåäñòâèå óìåíüøåíèÿ ðàñòâîðèìîñòè óãëåðîäà (ëèíèÿ ES). Ïî äîñòèæåíèè òåìïåðàòóðû 727ºÑ (ëèíèÿ PSK) àóñòåíèò, îáåäíåííûé óãëåðîäîì äî 0,8% (òî÷êà S), ïðåâðàùàÿñü â ïåðëèò. Òàêèì îáðàçîì, ïîñëå îêîí÷àòåëüíîãî îõëàæäåíèÿ ñòðóêòóðà äîýâòåêòè÷åñêèõ ÷óãóíîâ ñîñòîèò èç ïåðëèòà, öåìåíòèòà âòîðè÷íîãî è ëåäåáóðèòà ïðåâðàùåííîãî (ïåðëèò+öåìåíòèò).

Ñòðóêòóðà ýâòåêòè÷åñêèõ ÷óãóíîâ ïðè òåìïåðàòóðàõ íèæå 727ºÑ ñîñòîèò èç ëåäåáóðèòà ïðåâðàùåííîãî. Çàýâòåêòè÷åñêèé ÷óãóí ïðè òåìïåðàòóðàõ íèæå 727ºÑ ñîñòîèò èç ëåäåáóðèòà ïðåâðàùåííîãî è öåìåíòèòà ïåðâè÷íîãî.

à) – äèàãðàììà æåëåçî-öåìåíòèò, á) – êðèâàÿ îõëàæäåíèÿ äëÿ ñïëàâà, ñîäåðæàùåãî 2,2% óãëåðîäà

à) á)

Ïðàâèëî ôàç óñòàíàâëèâàåò çàâèñèìîñòü ìåæäó ÷èñëîì ñòåïåíåé ñâîáîäû, ÷èñëîì êîìïîíåíòîâ è ÷èñëîì ôàç è âûðàæàåòñÿ óðàâíåíèåì:

C = K + 1 – Ô,

ãäå Ñ – ÷èñëî ñòåïåíåé ñâîáîäû ñèñòåìû; Ê – ÷èñëî êîìïîíåíòîâ, îáðàçóþùèõ ñèñòåìó;

1 – ÷èñëî âíåøíèõ ôàêòîðîâ (âíåøíèì ôàêòîðîì ñ÷èòàåì òîëüêî òåìïåðàòóðó, òàê êàê äàâëåíèå çà èñêëþ÷åíèåì î÷åíü âûñîêîãî ìàëî âëèÿåò íà ôàçîâîå ðàâíîâåñèå ñïëàâîâ â òâåðäîì è æèäêîì ñîñòîÿíèÿõ);

Ô – ÷èñëî ôàç, íàõîäÿùèõñÿ â ðàâíîâåñèè.

Ñïëàâ æåëåçà ñ óãëåðîäîì, ñîäåðæàùèé 2,2% Ñ, íàçûâàåòñÿ äîýâòåêòè÷åñêèé ÷óãóí. Åãî ñòðóêòóðà ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå – Ïåðëèò + Öåìåíòèò + Ëåäåáóðèò.

ìàãíèòîìÿãêèé ìàòåðèàë ïðèáîðîñòðîåíèå êåðàìèêà

Àóñòåíèò, ïðàêòè÷åñêè îäíîðîäíûé ïî êîíöåíòðàöèè óãëåðîäà, ðàñïàäàåòñÿ ñ îáðàçîâàíèåì ôåððèòà è öåìåíòèòà, ñîäåðæàùåãî 6,67%Ñ, ò.å. ñîñòîèò èç äâóõ ôàç, èìåþùèõ ðàçëè÷íóþ êîíöåíòðàöèþ óãëåðîäà. Âåäóùåé, â ïåðâóþ î÷åðåäü âîçíèêàþùåé ôàçîé ïðè ýòîì ÿâëÿåòñÿ êàðáèä (öåìåíòèò). Åãî çàðîäûøè, êàê ïðàâèëî, îáðàçóþòñÿ íà ãðàíèöàõ çåðåí àóñòåíèòà.

 ðåçóëüòàòå ðîñòà ÷àñòèö ýòîãî êàðáèäà ïðèëåãàþùèé ê íåìó îáúåì àóñòåíèòà îáåäíÿåòñÿ óãëåðîäîì, ñíèæàåò ñâîþ óñòîé÷èâîñòü è èñïûòûâàåò ïîëèìîðôíîå ã>á-ïðåâðàùåíèå. Ïðè ýòîì êðèñòàëëèêè ôåððèòà çàðîæäàþòñÿ íà ãðàíèöå ñ öåìåíòèòîì, êîòîðûé îáëåã÷àåò ýòîò ïðîöåññ.

Ïîñëåäóþùèé ðîñò ôåððèòíûõ ïëàñòèíîê âåäåò ê îáîãàùåíèþ îêðóæàþùåãî àóñòåíèòà óãëåðîäîì, ÷òî çàòðóäíÿåò äàëüíåéøåå ðàçâèòèå ã>á-ïðåâðàùåíèÿ.  îáîãàùåííîì òàêèì îáðàçîì óãëåðîäîì àóñòåíèòå çàðîæäàþòñÿ íîâûå è ðàñòóò ðàíåå âîçíèêøèå ïëàñòèíêè öåìåíòèòà. Âñëåäñòâèå ýòèõ ïðîöåññîâ îáðàçîâàíèÿ è ðîñòà ÷àñòèö êàðáèäîâ âíîâü ñîçäàþòñÿ óñëîâèÿ äëÿ âîçíèêíîâåíèÿ íîâûõ è ðîñòà èìåþùèõñÿ êðèñòàëëèêîâ (ïëàñòèíîê) ôåððèòà.  ðåçóëüòàòå ïðîèñõîäèò êîëîíèàëüíûé (ñîâìåñòíûé) ðîñò êðèñòàëëèêîâ ôåððèòà è öåìåíòèòà, îáðàçóþùèõ ïåðëèòíóþ êîëîíèþ.

1) Ëàõòèí, Þ.Ì. Ìàòåðèàëîâåäåíèå / Þ.Ì. Ëàõòèí. – Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1990.

2) Ëàõòèí Þ.Ì., Ëåîíòüåâà Â.Ï. Ìàòåðèàëîâåäåíèå: Ó÷åáíèê äëÿ ìàøèíîñòðîèòåëüíûõ âóçîâ – 2-å èçä., ïåðåðàá. È äîï. – Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå. 1980. – 493ñ.: 1ð.50 ê.

3) Ìàòåðèàëîâåäåíèå. / Âîëêîâ Ã.Ì., Çóåâ Â.Ì. – Ì.: Èçäàòåëüñêèé öåíòð “Àêàäåìèÿ”, 2008.

4) Ôåòèñîâ Ã.Ï. Ìàòåðèàëîâåäåíèå è òåõíîëîãèÿ ìåòàëëîâ: Ó÷åáíèê / Ã.Ï. Ôåòèñîâ, Ô.À. Ãàðèôóëëèí. – 3-å èçä., èñïð. – Ì.: Èçäàòåëüñòâî Îíèêñ, 2009. – 624.: èë.

5) Ãàðèôóëëèí Ô.À. Ëåêöèè ïî ìàòåðèàëîâåäåíèþ. Ó÷åáíîå ïîñîáèå. – Êàçàíü, 2005ã. – 624ñ.

Ðàçìåùåíî íà Allbest.ru

Источник

Предыдущая статья
В каком слове содержатся согласные буквы обозначающие ...
Следующая статья
Вздутие от каких продуктов
© ТЦ «Шоколад»