МАГНИТОТВЁРДЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ

МАГНИТОТВЁРДЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ (вы­со­ко­ко­эр­ци­тив­ные ма­те­риа­лы), ма­те­риа­лы с ко­эр­ци­тив­ной си­лой по ин­дук­ции H_сВ не ме­нее 4 кА/м. Осн. па­ра­мет­ра­ми М. м., ха­рак­те­ри­зую­щи­ми их свой­ст­ва, яв­ля­ют­ся H_сВ, ко­эр­ци­тив­ная си­ла по на­маг­ни­чен­но­сти H_сМ, ос­та­точ­ная ин­дук­ция B_r и макс. энергетическое про­из­ве­де­ние (BH)_макс, об­ласть ра­бо­чих тем­пе­ратур, темп-ра Кю­ри Т_С, а так­же тем­пе­ратур­ные ко­эф­фи­ци­ен­ты α об­ра­ти­мых из­ме­не­ний ве­ли­чин B_r, H_сВ, H_сМ и т. д. В табл. пред­став­ле­ны осн. па­ра­мет­ры не­ко­то­рых маг­ни­тот­вёр­дых ма­те­риа­лов.

В разл. М. м. при­ро­да вы­со­ких зна­че­ний ко­эр­ци­тив­ной си­лы H_c оп­ре­де­ля­ет­ся од­ним из трёх осн. ме­ха­низ­мов за­держ­ки про­цес­сов пе­ре­маг­ни­чи­ва­ния в маг­не­ти­ках: не­об­ра­ти­мым вра­ще­ни­ем век­то­ра спон­тан­ной на­маг­ни­чен­но­сти M_s; за­держ­кой об­ра­зо­ва­ния и/или рос­та за­ро­ды­шей пе­ре­маг­ни­чи­ва­ния (за­ро­ды­шей маг­нит­ной фа­зы с иным на­прав­ле­ни­ем M_s); за­кре­п­ле­ни­ем до­мен­ных сте­нок на разл. ло­каль­ных не­од­но­род­но­стях и струк­тур­ных не­со­вер­шен­ст­вах кри­стал­лов. По­сколь­ку лю­бое на­маг­ни­чен­ное со­стоя­ние яв­ля­ет­ся ме­та­ста­биль­ным, кри­стал­ли­че­с­кая и вслед за ней элек­трон­ная струк­ту­ра М. м. фор­ми­ру­ют­ся та­ким об­ра­зом, что­бы уве­ли­чить вре­мя ре­лак­са­ции в раз­маг­ни­чен­ное со­стоя­ние.

Осн. ти­пы М. м.: ли­тые, спе­чён­ные и ком­по­зи­ци­он­ные. Ли­тые спла­вы на ос­но­ве же­ле­за, ни­ке­ля и алю­ми­ния, а так­же же­ле­за, ни­ке­ля, алю­ми­ния и ко­бальта, ле­ги­ро­ван­ные ме­дью, ти­та­ном, нио­би­ем, про­мыш­лен­но вы­пус­ка­ют­ся с 1930-х гг. Эти спла­вы мо­гут быть изо­троп­ны­ми и ани­зо­троп­ны­ми. Изо­троп­ные ли­тые М. м. име­ют бо­лее низ­кие (в 2–3 раза) зна­че­ния осн. маг­нит­ных па­ра­мет­ров, но они и бо­лее дё­ше­вы, чем ани­зо­троп­ные. Та­кие спла­вы об­ра­ба­ты­ва­ют­ся шли­фов­кой или элек­тро­эро­зи­он­ной рез­кой. К их пре­иму­ще­ст­вам от­но­сят­ся: вы­со­кая од­но­род­ность свойств по объ­ё­му, вы­со­кая тем­пе­ра­тур­ная ста­биль­ность, спо­соб­ность ра­бо­тать при вы­со­ких темп-рах (до 450 °C), вы­со­кая ра­диац. стой­кость. Эти ма­те­риа­лы ис­поль­зу­ют­ся в маг­нит­ных сис­те­мах из­ме­рит. при­бо­ров, сейс­мо­дат­чи­ках, пре­ци­зи­он­ных элек­тро­дви­га­те­лях и в во­ен. тех­ни­ке.

Спе­чён­ные М. м. из­го­тав­ли­ва­ют пу­тём прес­со­ва­ния по­рош­ков (час­ти­цы до 2–3 мкм) с по­сле­дую­щим спе­ка­ни­ем. Раз­ли­ча­ют сле­дую­щие ти­пы спе­чён­ных М. м.: фер­ри­то­вые М. м., ма­те­риа­лы ти­па SmCo₅ и Sm₂Co₁₇ и М. м. на ос­но­ве спла­ва не­одим – же­ле­зо – бор. Осн. до­с­то­ин­ст­ва­ми спе­чён­ных М. м. яв­ля­ют­ся: на­ли­чие от­ра­бо­тан­ных тех­но­ло­гий для их мас­со­во­го про­из-ва, су­ще­ст­вен­но бо­лее вы­со­кие ха­рак­те­ри­сти­ки маг­нит­ных свойств, чем у М. м. др. ти­пов. М. м. этой груп­пы, имея об­щую ке­ра­мич. тех­но­ло­гию из­го­тов­ле­ния, су­ще­ст­вен­но раз­ли­ча­ют­ся ме­ж­ду со­бой по маг­нит­ным па­ра­мет­рам и стои­мо­сти. Фер­ри­то­вые М. м. мо­гут быть изо­троп­ны­ми и ани­зо­троп­ны­ми; они са­мые де­шё­вые и рас­про­стра­нён­ные. Кро­ме низ­кой стои­мо­сти к их дос­то­ин­ст­вам от­но­сят­ся бо­лее вы­со­кие зна­че­ния Н_с, чем у ли­тых М. м. Осн. их не­дос­та­ток – силь­ная за­ви­си­мость маг­нит­ных свойств от темп-ры, по­это­му при темп-ре св. 100 °C они не при­ме­ня­ют­ся. М. м. ти­па Sm–Cо раз­ра­бо­та­ны в кон. 1960-х гг. К их дос­то­ин­ст­вам от­но­сят­ся вы­со­кие маг­нит­ные свой­ст­ва (ус­ту­па­ет толь­ко Fe–Nd–B), вы­со­кая тем­пера­тур­ная ста­биль­ность, по­зво­ляю­щая ис­поль­зо­вать их при темп-ре до 350 °C и высокая кор­ро­зи­он­ная стой­кость. М. м. ти­па Fe–Nd–B раз­ра­бо­та­ны в сер. 1980-х гг. Их пре­иму­ще­ст­ва: са­мые вы­со­кие зна­че­ния (BH)_макс (до 360 кДж/м³) и бо­лее низ­кая по срав­не­нию с Sm–Cо стои­мость. Вме­сте с этим дан­ные М. м. име­ют силь­ную за­ви­си­мость свойств от темп-ры (при­ме­ня­ют до 180 °C), низ­кую кор­ро­зи­он­ную стой­кость и, как пра­ви­ло, тре­бу­ют на­не­се­ния за­щит­ных по­кры­тий (Zn, Ni и т. п.). Осо­бен­но эта про­бле­ма зна­чи­ма при их ис­поль­зо­ва­нии в сре­де уг­ле­во­до­ро­дов (нефть, бен­зин).

К ком­по­зи­ци­он­ным М. м. от­но­сят­ся по­ли­мер­ные по­сто­ян­ные маг­ни­ты, или маг­ни­то­пла­сты. В нач. 21 в. ин­тен­сив­но раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся об­мен­но-свя­зан­ные, на­но­ст­рук­ту­ри­ро­ван­ные и др. маг­ни­тот­вёр­дые ма­те­риа­лы.

М. м. при­ме­ня­ют­ся для про­из-ва по­сто­ян­ных маг­ни­тов, за­пи­си маг­нит­ной ин­фор­ма­ции и т. д. М. м. яв­ля­ют­ся ис­точ­ни­ка­ми по­сто­ян­ных маг­нит­ных по­лей, ис­поль­зуе­мых в разл. ап­па­ра­ту­ре в элек­тро- и ра­дио­тех­ни­ке, ав­то­ма­ти­ке, при­бо­ро­строе­нии, элек­тро­ни­ке. Ка­ж­дый ав­то­мо­биль, ком­пь­ю­тер, мо­биль­ный те­ле­фон име­ет несколько (совр. ав­то­мо­би­ли – неск. де­сят­ков) уст­ройств, в со­став ко­то­рых вхо­дит по­сто­ян­ный маг­нит. Вет­ро­ге­не­ра­тор мощ­но­стью 50 МВт со­дер­жит ок. 2 т по­сто­ян­ных маг­ни­тов со­ста­ва Fe–Nd–B.