Материаловедение

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

тз> 1), а также ее нелинейной зависимостью от напряженности поля и температуры. Железо, никель, кобальт и редкоземельный металл гадолиний имеют чрезвычайно большое значение
...
Ферромагнетизм - результат обменного взаимодействия электронов недостроенных оболочек соседних атомов, перекрывающихся при образовании кристаллов. При этом электрон атома может временно находиться вблизи ядра соседнего атома. Такое взаимодействие приводит к изменению энергетического состояния, и его оценивают обменной энергией. При положительном значении этой энергии более выгодным у атомов кристалла становится параллельная ориентация спиновых магнитных моментов; при отрицательном-антипараллельная (рис. 15.2). Величина и знак обменной энергии зависят от параметра кристаллической решетки (а),
...
Домен-это область кристалла размером 10~4— 10~6 м (рис. 15.3), где магнитные моменты атомов ориентированы параллельно
...
304 Материалы, применяемые в машино- и приборостроении
...
до + Я5, уменьшать до нуля (см. рис. 15.6), то индукция сохранит определенное значение Вг, называемое остаточной индукцией. Намагничивание поликристалла полем обратного знака уменьшает индукцию В, и при напряженности поля Яс индукция падает до нуля. Напряженность магнитного поля, равная Яр называется коэрцитивной силой. При перемагничивании от + Я5 до — Я, и обратно кривые не совпадают. Площадь, ограниченная этими кривыми, определяет потери на гистерезис или перемагничиванне.
...
Кривая намагничивания и форма петли гистерезиса-важнейшие характеристики ферромагнетика, так как они определяют основные его константы, а следовательно, н области применения.
...
При намагничивании изменяется доменная структура поликристалла ферромагнетика (рис. 15.7). При слабых полях наблюдается смещение границ доменов, в результате чего происходит увеличение тех доменов, векторы намагниченности которых составляют с направлением поля Я (ось х) меньший угол. Эти домены находятся в энергетически выгодном положении и при увеличении напряженности поля продолжают расти, что сопровождается переориентацией моментов атомов (см. рис. 15.4). На начальном этапе (участок О
...
имеется шесть направлений легкого намагничивания, развернутые друг относительно друга на 90 или 180°, по которым и ориентируются векторы намагниченности доменов (см. рис. 15.3).
...
Удельная энергия (Дж/м3), которую необходимо затратить на перемагничиванне из направления легкого намагничивания в направление трудного намагничивания (заштрихованная зона на рис. 15.5), называется константой кристаллографической магнитной анизотропии — К. Например, для железа при 20 °С К = 4,2-104 Дж/м3. В поликристаллических материалах эффекты анизотропии усредняются, поэтому магнитная анизотропия не обнаруживается. Однако прокаткой можно создать кристаллографическую анизотропию, которая облегчит намагничивание.
...
Магнитная индукция-плотность магнитного потока определяется как сумма внешнего Я и внутреннего М магнитных полей: В = ц0(Я + М),
...
Интенсивность роста индукции при увеличении напряженности намагничивающего поля характеризует магнитная проницаемость п. Она определяется как тангенс угла наклона к первичной кривой намагничивания В=/(Я) (рис. 15.6).
...
исчезнут домены, ориентированные невыгодно по отношению к полю. Доменная структура исчезает, каждый кристалл становится однодоменным. Дальнейший процесс намагничивания (участок ВС) состоит в том, что векторы намагниченности кристаллов вращаются до полного совпадения с направлением внешнего поля. Полная ориентация векторов намагниченности вдоль поля соответствует индукции насыщения В5.
...
В действительности строгую ориентацию всех моментов атомов можно было бы наблюдать только при абсолютном нуле. При всех других температурах из-за теплового движения моменты приобретают не строго параллельную ориентацию, что ведет к уменьшению намагниченности и индукции. По мере повышения температуры дезориентация увеличивается, и при температуре точки Кюри 0 намагниченность вообще исчезает.
...
Процесс вращения векторов намагниченности кристаллов полностью обратим. Энергия, затрачиваемая на вращение вектора намагниченности, определяется константой анизотропии К. Процесс намагничивания на этой стадии происходит тем легче, чем меньше константа магнитной анизотропии.
...
Намагничивание в полях напряженностью меньше НБ называют техническим намагничиванием, а в полях с большей напряженностью истинным намагничиванием, или парапроцессом. В последнем случае оставшиеся непараллельные магнитные моменты атомов ориентируются параллельно направлению поля.
...
На процесс намагничивания кроме магнитной анизотропии существенно влияют и маг-нитострикционные явления, которые могут как облегчать, так и тормозить намагничивание. При техническом намагничивании размер домена / в направлении магнитного поля изменяется на величину X
...
При намагничивании в полях Н > НБ увеличивается и объем кристалла. Относительное изменение объема называют коэффициентом объемной магнитострикции пара-процесса Х5. Он обычно мал, но у некоторых сплавов, называемых инварами, достигает значительных величин (см. гл. 16). Явление
...
магнитострикции используется при конструировании ультразвуковых генераторов волн и других магннтострикционных приборов.
...
При разработке магнитных материалов с заданными свойствами следует учитывать, что магнитные характеристики М8, В8, Хр К и 0 зависят только от химического состава ферромагнетика, а характеристики ц, Нс, Вг, Н5 зависят также и от вида термической обработки, так как являются структурно чувствительными.
...
Легко намагничиваются (малое значение Я5) химически чистые ферромагнитные металлы и однофазные сплавы на их основе. Количество кристаллических дефектов в них должно быть минимальным, например, границы кристаллов должны иметь минимальную протяженность, что обеспечивается крупнокристаллической структурой.
...
Если размер кристаллов ферромагнетика приближается к размерам доменов, то при намагничивании и размагничивании возможен только процесс вращения векторов намагничивания, что сопровождается небольшими изменениями намагниченности М и индукции В. Петля гистерезиса принимает прямоугольную форму.
...
Для намагничивания нежелательны дислокации и остаточные напряжения, для устранения которых в конце технологического процесса применяют термическую обработку-отжиг. Особенно вредны примеси, образующие в кристаллической решетке основного ферромагнетика примесные дефекты или собственные мелкодисперсные фазы. В обоих случаях смещение доменной стенки и вращение векторов намагничивания затрудняются.
...
Намагничивание ферромагнетика идет тем легче, чем меньше К и Х8. Уменьшить их влияние можно путем изменения химического состава ферромагнетика. Если изготовлять сплавы из компонентов, образующих твердые растворы, один из которых имеет положительную, а другой отрицательную константу магнитной анизотропии, то для некоторых составов сплавов К = 0, например, у сплавов системы Ре-№.
...
При перемагничивании ферромагнетиков в магнитном поле возникает несколько видов энергетических потерь. Потери на гистерезис или перемагничивание для магнитно-мягких материалов невелики, в отличие от тепловых удельных потерь, связанных с возникновением токов Фуко и определяемых формулой
...
При заданной напряженности магнитного поля Н тепловые потери растут пропорционально квадратам амплитуды магнитной индукции Вт, частоты магнитного поля /, толщины сердечника d и обратно пропорционально удельному электрическому сопротивлению р.
...
В переменных полях появляется еще один вид потерь, как результат сдвига по фазе индукции В и напряженности поля Н. В таком поле магнитная проницаемость выражается комплексным числом
...
Потери энергии характеризуются 1§б = р2/р1. С ростом частоты поля снижается интенсивнее, чем растет р2 (рис. 15.8).
...
По величине тепловых потерь и определяются допустимые рабочие частоты, поэтому магнитно-мягкие материалы подразделяются на низко- и высокочастотные.
...
Низкочастотные магнитно-мягкие материалы в свою очередь подразделяют на низкочастотные с высокой индукцией насыщения В,, и низкочастотные с высокой магнитной проницаемостью р (начальной рн и максимальной ртах).
...
Материалы с высокой индукцией насыщения. К ним прежде всего относятся железо, нелегированные и легированные электротехнические стали. Благодаря большой магнитной индукции (В5<2,15 Тл), малой коэрцитивной силе (Нс < 100 А/м), достаточно высокой магнитной проницаемости (Ртах^ТЭ
...
ми свойствами для электротехнической промышленности. Промышленность выпускает, стали различного сортамента, в том числе тонкий лист (табл. 15.2).
...
Первая цифра в марке указывает способ изготовления: горячекатаная сталь (1), холоднокатаная изотропная (2). Вторая цифра 0 указывает на низкое содержание кремния (^
...
Нелегированную сталь применяют в электротехнической промышленности. Однако низкое удельное электрическое сопротивление (р < 0,1 мкОм • м) увеличивает тепловые потери при перемагни-чивании, а это ограничивает ее применение устройствами с постоянным магнитным полем.
...
Электрическое сопротивление стали можно повысить легированием кремнием, который не дефицитен. Растворяясь в железе, кремний образует легированный твердый раствор. Один процент кремния повышает удельное сопротивление на 0,12 мкОм-м, но снижает В5 на 0,48 Тл. При отжиге кремний способствует росту кристаллов и тем самым несколько уменьшает Нс.
...
Снижение общих потерь при перемаг-ничивании кремнистой стали определяется главным образом увеличением удельного электрического сопротивле-
...
ния стали. Электрическое сопротивление продолжает повышаться с дальнейшим увеличением содержания кремния в стали, но при этом сильно падают пластические свойства. Стали с содержанием кремния выше 4%
...
Первая цифра в марке определяет вид проката и структуру: горячекатаная изотропная (1), холоднокатаная изотропная (2), холоднокатаная анизотропная с кристаллографической текстурой направления [100] (3). Вторая цифра в марке указывает содержание 81 (в %): 0-содержание <0,4%: 1-(0,4-0,8%); 2-(св. 0,8-1,8%); 3-(св. 1,8-2,8%); 4 (св. 2,8-3,8%); 5-(св. 3,8-4,8%). Третья цифра определяет потери на гистере-
...
зис и тепловые потери при определенном значении В и/. Например, 1-удельные потери при В = 1,5 Тл и/<50 Гц (Р1,5/50). Четвертая цифра-код числового значения нормируемого параметра. Чем цифра больше,
...
Из приведенных в таблице данных видно влияние технологии изготовления сталей 1411, 2411, 3411 на их магнитные свойства. При одинаковой толщине наибольшие удельные потери имеет горячекатаная изотропная сталь 1411 — Р^ум = 4,4 Вт/кг; холоднокатаная изотропная и анизотропная имеют потери соответственно 3,6 и 2,45 Вт/кг.
...
Влияние содержания кремния на удельные потери можно оценить сопоставлением свойств сталей 2011, 2111, 2211, 2311, 2411. Значение Р1,5/50 с увеличением содержания кремния уменьшается от 10 до 3,6 Вт/кг. Влияние толщины листа на величину потерь хорошо видно из сравнения свойств сталей 3411 и 3416. С уменьшением толщины листа уменьшаются удельные потери.
...
Значение индукции в функции рассмотренных параметров меняется менее сильно, чем величина потерь. С увеличением содержания кремния (стали 2011 — 2411) значение В при Н = 2,5 кА/м изменяется в пределах от 1,6 до 1,49 Тл, а при Н = 30 кА/м в пределах от 2,02 до 1,96 Тл.
...
Легированные электротехнические стали применяют в электротехнических изделиях, рассчитанных на работу при частотах до / < 400 Гц. Стали с более низким содержанием кремния 2011, 2211 используют для сердечников, работающих при частотах до 100 Гц и напряженности поля Я ^ 5 • 104 А/м. Стали с повышенным содержанием кремния (2311-2411 и 1311-1411) используют при частотах до 400 Гц, но в более слабых полях (Я > 102 А/м).
...
Наибольшее значение В!! для ферромагнетиков имеют высоколегированные кобальтовые сплавы Ге-Со-У. Например, сплав 50КФ2, содержащий 50 % Со и 2%У, обладает индукцией насыщения В5 = 2,3 Тл в магнитном поле напряженностью Я8 = 8 кА/м. Железо в таком поле имеет В — 1,5 Тл. Дефицитность кобальта ограничивает применение таких сплавов.
...
Более высокими значениями индукции насыщения (^ 3 Тл) обладают ферромагнетики, имеющие высокое значение атомного магнитного момента (редкоземельные металлы).
...
Материалы с высокой магнитной проницаемостью. Для достижения больших значений индукций в очень слабых магнитных полях (Я ^ 102 А/м) применяют сплавы, отличающиеся большой начальной проницаемостью. Это сплавы Ре-М (пермаллой) и Ре-А1-81 (альси-фер).
...
Сплавы пермаллои с содержанием 45-83% N1 характеризуются большой магнитной проницаемостью и„ < 88 мГн/м; ц.тах<310 мГн/м, что обеспечивает их намагничивание в слабых полях (рис. 15.9). Повышенное удельное электрическое сопротивление по сравнению с чистыми металлами Ге и N1 позволяет использовать их в радиотехнике и телефонии при частотах до 25 кГц. Малая Нс
...
Материалы, применяемые в машино- и приборостроении
...
при температурах ниже 600 °С происходит перестройка в расположении атомов в твердом растворе-неупорядоченный твердый раствор переходит в упорядоченный. Последний обладает меньшей магнитной проницаемостью.
...
Термическая обработка пермаллоев проводится для удаления примесей, остаточных напряжений и укрупнения зерна. Она заключается в медленном нагреве их до температуры 1100-1150 °С в среде, защищающей материал от окисления (вакууме, водороде); выдержке при этой температуре 3-6 ч в зависимости от размера и массы; медленном охлаждении до 600 °С (100°С/ч) и дальнейшем быстром охлаждении (400°С/ч), при котором не происходит упорядочения твердого раствора.
...
Все пермаллойные сплавы по составу можно разделить на две группы: низконикелевые с содержанием 45-50% №, имеющие высокую магнитную проницаемость (р„ ^ 4 мГн/м) при относительно высокой индукции насыщения (1,5 Тл), и высоконикелевые с содержанием 79-83% N1 с чрезвычайно высокой магнитной проницаемостью (р„ ^ 35 мГн/м), но меньшей индукцией насыщения 0,75 Тл.
...
Для улучшения электромагнитных и технологических свойств эти сплавы часто дополнительно легируют. Так, молибден и хром уменьшают чувствительность к остаточным напряжениям, одновременно повышая удельное электрическое сопротивление и магнитную проницаемость. Медь стабилизирует свойства, улучшает механическую обрабатываемость, повышает удельное электрическое сопротивление. Кремний и марганец увеличивают удельное электрическое сопротивление. Все легируюшие элементы увеличивают магнитную проницаемость рн и ртах.
...
ТАБЛИЦА 15.4. Магнитные свойства холоднокатаных лент толщиной 0,1 мм из пермаллоев (сплавы Ге-1
...
зуют в вычислительной технике и устройствах автоматического управления. Отличительная особенность таких материалов - большая остаточная индукция Вг,
...
Коэффициент прямоугольности (а = = Д./В5) у сплавов данной группы достигает 0,85 — 0,90 в поле напряженностью Н — 800 А/м.
...
Существуют два способа получения материала с прямоугольной петлей гистерезиса: создание кристаллографической или магнитной текстуры. Как отмечалось выше, кристаллографическая текстура достигается посредством холодной пластической деформации при прокатке с большими степенями обжатия (см. гл. 4), магнитная текстура — путем охлаждения материала при закалке в магнитном поле (термомагнитная обработка). Векторы намагниченности при такой закалке ориентируются вдоль поля. При последующем намагничивании в том же направлении вращение векторов отсутствует.
...
Кристаллографическую текстуру можно создать в любом материале, способном пластически деформироваться. Магнитная текстура возможна только у некоторых сплавов, так как у чистых металлов (Ре, N1, Со) она не наблюдается. Несмотря на большие практические достижения в области термомагнитной обработки, сущность этого явления недостаточно ясна.
...
Преимущество метода термомагнитной обработки состоит в том, что прямоугольную петлю гистерезиса можно получить у ленты любой толщины и в любом направлении, а не только в направлении прокатки.
...
У сплава 50НП прямоугольность петли достигается прокаткой, а у сплавов 65НП и 79НМП- путем обработки в магнитном поле (рис. 15.11). Сердечники, изготовленные из анизотропных лент толщиной 3 мкм, могут работать при частотах 700 кГц, а при толщине 1,5 мкм-до 1 МГц. Такие ленты в основном изготовляют из сплава 79НМП.
...
Значение р несколько ниже, чем у легированных высоконикелевых сплавов, а Нс— наоборот, выше. В связи с пониженным электрическим сопротивлением их используют при более низких частотах, нежели легированные высоконикелевые пермаллои.
...
Представителем группы сплавов с высокой магнитной проницаемостью и повышенным удельным электрическим сопротивлением является пермаллой 50НХС. Легирование хромом и кремнием увеличивает р сплава почти вдвое. Это позволяет использовать его в тех же изделиях, что и нелегированные пермаллои, но при несколько более высоких частотах.
...
312 Материалы, применяемые є машино- и приборостроении
...
Одним из эффективных способов снижения тепловых потерь является применение материалов с высоким электрическим сопротивлением-диэлектриков. К таким материалам относятся ферриты, играющие важную роль в современной электронике. Ферриты изготовляют спеканием оксидов. Удельное электрическое сопротивление их достигает 1012 Ом ■ м, что определяет возможность использования их в области высоких радиочастот и сверхвысоких частот.
...
По своим магнитным свойствам при небольших частотах они уступают ферромагнитным металлам и сплавам на их основе. Их относительная магнитная проницаемость р' невелика и изменяется в широком интервале значений-от нескольких тысяч до нескольких единиц; малая индукция насыщения Bs < 0,4 Тл, относительно большая коэрцитивная сила Нс <; 180 А/м, невысокие температуры точки Кюри 0 ^ 300 °С ограничивают их рабочую температуру и ухудшают температурную стабильность свойств.
...
К недостаткам ферритов относят их большую чувствительность к остаточным напряжениям, в том числе теплового и магнитострикционного происхождения. Они обладают всеми свойствами керамики: твердые, хрупкие, при спекании дают большую усадку. Обрабатывать их можно только алмазным инструментом. Свойства ферритов зависят от различных технологических факторов (размер и однородность порошков оксидов, удельные нагрузки при прессовании, температура спекания, режим охлаждения и др.). Все это затрудняет получение ферритов с заданными и повторяющимися свойствами.
...
Ферриты спекают из двойных оксидов типа FeO ■ Fe203 (см. п. 1.З.). Для повышения электрического сопротивления ион железа F2+ в оксиде FeO заменяют двухвалентными ионами Zn, Mn, Ni,
...
Коэффициент прямоугольности этого сплава при таких толщинах составляет ~0,9. Из-за дороговизны тонких ленточных сердечников и невозможности прокаткой получить ленты толщиной менее 0,5 мкм разработаны методы получения тончайших пленок (Ю-5 —10_6 см) путем напыления таких сплавов в вакууме на подложку немагнитного металла.
...
Альсиферы-сплавы системы Fe-Al — Si не содержат дорогих или дефицитных легирующих элементов. Сплав оптимального состава 9,6 % Si и 5,4 % Al имеет следующие свойства: ц„
...
Высокочастотные магнитно-мягкие материалы. При высоких частотах растут тепловые потери и тангенс угла потерь tg 5,
...
М^. Кристаллическая решетка таких оксидов-шпинель (кубическая). Направлением легкого намагничивания является ребро куба. При замене Ре2 + ионами бария, стронция, свинца ферриты имеют решетку ГПУ, и направлением легкого намагничивания является любое направление в плоскости ху.
...
Ферриты имеют доменную структуру с нескомпенсированными антипараллельными магнитными моментами ионов металла (ферримагнетики). В двойном оксиде РеО • Ре203 в окта-и тетраэдрических порах решетки располагаются катионы трех- и двухвалентного железа. Между катионами, находящимися в разных порах, образуется антипараллельная ориентация магнитных моментов. Ферримагнетизм появляется тогда, когда сумма магнитных моментов ионов, расположенных в различных порах, неодинакова. Установлено, что у большинства шпинельных ферритов в октаэдрических порах расположено восемь ионов трехвалентного железа, а в тетраэдрических порах-остальные восемь ионов трехвалентного железа и восемь ионов двухвалентного металла:
...
В результате магнитные моменты трехвалентных катионов железа, находящихся в разных порах, компенсируют друг друга и, если двухвалентный катион металла обладает собственным магнитным моментом, то возникает не-скомпенсированный магнитный момент.
...
Магнитные свойства ферритов зависят от условий эксплуатации и, в первую очередь, от частоты перемагничива-ния. Предельно допустимая для мате-
...
314 Материалы, применяемые в машина- и приборостроении
...
ТАБЛИЦА 15.6. Свойства некоторых ферритов, применяемых при работе в слабых полях на низких я высоких радиочастотах
...
сидов кобальта и других металлов, вводимых для улучшения температурной стабильности начальной магнитной проницаемости, и предназначены для использования в слабых и средних полях на частотах до 3 МГц.
...
Ферриты первой группы 1000НН, 400НН не содержат специальных присадок и применяются для работы в слабых и средних полях на частотах до 2 МГц. Ферриты второй группы содержат 50% Ге203, значительные количества (1-8%) других оксидов. Такие ферриты (ЗООНН, 60НН) применяются для работы на частотах до 55 МГц. Ферриты третьей группы содержат избыток Ге203 (54-59%), а также присадки кобальта и других оксидов (до 1%), вводимых для улучшения свойств. Эти ферриты имеют меньшие потери на вихревые токи и предназначены для использования в слабых полях на частотах до 200 МГц (100ВЧ, 30ВЧ2); из-за высокой температуры точки Кюри они обладают малым температурным коэффициентом магнитной проницаемости в широком интервале температур.
...
Ферриты имеют сложный состав, их изготовляют из четырех и более оксидов. Разнообразие сочетаний исходных компонентов предоставляет неограниченные возможности для создания материалов с различными магнитными свойствами. В их числе феррит одновалентного лития 1л20-5Ге203 со структурой шпинель и ферриты, в которых часть ионов бария заменена кобальтом, со структурой ГПУ (ВаСо)ОГе2Оэ.
...
чить материалы с различной индукцией насыщения и разной температурой точки Кюри. Такие сложнолегированные ферриты характеризуются высоким удельным электрическим сопротивлением (до 1012
...
Ферриты-гранаты имеют кристаллическую решетку минерала граната, их формула ЗМе2Оэ ■ 5Ге203. В качестве легирующего элемента в них используют редкоземельные металлы (РЗМ). Применение находят поли- и монокристаллы.
...
Поликристаллические ферриты-гранаты изготовляют спеканием оксидов редкоземельных металлов: иттрия, гадолиния и др. Их применяют при длинах волн более 30 см. Для миллиметровых волн (8 мм) применяют монокристаллические ферриты, которые получают методом сплавления порошков оксидов и последующей кристаллизации их на затравке монокристаллов (см. гл. 2). Этот же метод используют для изготовления рубиновых монокристаллов для квантовых генераторов (лазеров). Монокристалл иттриевого граната 08КГ при частоте 9200 МГц имеет АЯ0 = 0,6 кА/м, что значительно ниже значений, указанных в табл. 15.7 для поликристаллических ферритов.
...
Ортоферриты, так же как и ферриты-гранаты, изготовляют из оксидов железа, легированных РЗМ. Состав их соответствует формуле Рч-Ге03, где Я-иттрий, гадолиний, самарий и т. д. Они имеют орторомбическую кристаллическую решетку (аФЪф
...
В монокристаллической пластинке толщиной менее 30 мкм из ортоферри-тов и ферритов-гранатов РЗМ обнаружена специфическая доменная структура- цилиндрические магнитные домены ЦМД.
...
В плоскости тонкой пластины, которая перпендикулярна намагничивающему полю и векторам легкого намагничивания, возникает лабиринтовая структура доменов (рис. 15.15). Темные и светлые домены намагничены антипа-раллельно. С ростом внешнего поля
...
Рис. 15.15. Изменение структуры феррита-граната при намагничивании: а — лабиринтная; б — гантельная; в — цилиндриче-
...
Ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ). Такие ферриты используют в вычислительной технике (в марке буквы ВТ). Их маркируют по значению коэрцитивной силы: цифра в марке -Нс
...
Термомагнитные сплавы. Интенсивность намагничивания уменьшается с повышением температуры, поэтому, чтобы компенсировать ошибки приборов, обусловленные изменением магнитного потока при изменении температуры, в магнитную цепь вводят шунты. Магнитная индукция ферромагнетиков очень резко изменяется вблизи точки Кюри, поэтому материал шунта должен иметь температуру точки Кюри в интервале рабочих температур.
...
Этим условиям удовлетворяет сплав железа с никелем (30-35%), который перестает быть ферромагнитным при 100 °С. Введение хрома или алюминия дополнительно снижает температуру точки Кюри.
...
Основные требования к магнитно-твердым материалам. Магнитно-твердые материалы используют для изготовления постоянных магнитов. Они намагничиваются в сильных полях Н>
...
Важной характеристикой магнитно-твердых материалов является максимальная удельная магнитная мощность сотах, которая в лучших материалах достигает значений 72,5 кДж/м3. Удельная магнитная мощность при размагничивании изменяется от 0 до со, как это показано на рис. 15.16, и соответствует половине произведения определенных на кривой размагничивания значений индукции Вх и напряженности Нх.
...
менных неравноосных ферромагнитных включений в немагнитной основной фазе. В таких сплавах размагничивание идет в результате вращения векторов намагничивания ферромагнитных включений.
...
В сплавах с ферромагнитной основной фазой и неферромагнитными включениями размагничивание может развиваться путем смещения доменной стенки. В таком случае значение коэрцитивной силы определяется константой кристаллографической анизотропии К ферромагнитной основы, объемом неферромагнитных включений р и величиной Ms. Коэрцитивная сила Нс имеет максимальное значение, если диаметр неферромагнитных включений соизмерим с шириной доменной стенки 8 (для железа ~ 10"6 м).
...
Все описанное позволяет сформулировать требования к составу и структуре магнитно-твердых материалов. Преимущественное применение имеют сплавы, а не чистые металлы. Можно использовать однофазные сплавы с однодомен-ной неравноосной формой кристаллов либо многофазные сплавы с различной магнитностью основы и включений. Для ферромагнитных включений желательна однодоменная неравноосная форма кристаллов; для неферромагнитных включений важны их количество и размер; ферромагнитная основа должна иметь различного рода искажения: структура - предпочтительно неравновесный пересыщенный твердый раствор внедрения; желательны остаточные внутренние напряжения. Перечисленные условия обеспечивают высокие значения Вг и
...
Свойства магнитно-твердых материалов оценивают стабильностью в условиях длительной эксплуатации при возможных колебаниях температуры. Нестабильность свойств может вызываться структурными изменениями (структурное старение), а также ударами и вибрацией (магнитное старение). В последнем случае свойства легко восстана-
...
Магнитно-упругая анизотропия проявляется при возникновении неоднородных внутренних напряжений вследствие магнитострикции или приложения внешних сил. Наибольший вклад этот вид анизотропии дает в значение Нс для никеля, который имеет большое значение ^ (см. с. 318).
...
Необратимые процессы врашения векторов намагничивания определяют Нс тонких пленок и многих многофазных сплавов. Тонкие пленки толщиной 0,1-30 мкм однодоменны и магнитоани-зотропны. При толщинах, близких к 30 мкм, в пленках появляется полосовая доменная структура (рис. 15.19). Длинные домены намагничиваются во взаимно противоположных направлениях и вращаются всей системой полос под действием внешнего поля. Это свойство используют в информационных устройствах.
...
320 Материалы, применяемые в машина- и приборостроении
...
дисперсность выделений фазы Р^ При последующем отпуске (590-650 °С) происходит дораспад фаз и дополнительное улучшение магнитных свойств.
...
Сплавы Ре-№-А1 содержат 12-35% N1, 6,5-16% А1. Применяют сплавы, дополнительно легированные Си, Со, Т1, N1). Все они улучшают магнитные свойства, а медь снижает их разброс при неизбежных колебаниях состава. Маркируют эти сплавы так же, как и стали. Магнитные свойства некоторых промышленных
...
Магнитные свойства можно значительно улучшить, если охлаждение при закалке проводить в сильном магнитном поле (Я > 120 кА/м). В таком случае пластинки в результате магнито-стрикционных напряжений растут вдоль поля и векторы намагничивания ориентируются в том же направлении. Материал после термической обработки приобретает магнитную анизотропию (см. рис. 15.20,6), что значительно увеличивает Яс и со,^. Наибольший эффект от такой термомагнитной обработки (80%) получен на сплавах с повышенным содержанием кобальта.
...
Дальнейшее улучшение магнитных свойств в литых сплавах получают на столбчатых кристаллах, выращивая их при кристаллизации сплава с напра-
...
вливаются повторным намагничиванием. Структурная нестабильность при нагреве ограничивает применение магнитно-твердых материалов с неравновесной структурой.
...
Свойства магнитно-твердого материала определяют на образцах-кольцах. Полученные значения Вг
...
Магнитно-твердые материалы для постоянных магнитов классифицируют по способу изготовления на литые, порошковые, деформируемые.
...
Магнитно-твердые лнтые материалы. Ими являются сплавы Ре-№-А1 на основе железа. Сплавы при 20 °С в своей структуре содержат ферромагнитную фазу р, с большим содержанием железа, вкрапленную в слабоферромагнитную фазу Р2. При термической обработке высокотемпературная фаза Р испытывает превращение Р -» Р! + р2, в результате чего удается получить однодо-менные кристаллы ферромагнитной фазы Р1 пластинчатой формы (рис. 15.20, а), которая обеспечивает большие значения Нс,
...
ния прокаливаемое™ сталь легируют хромом. Дополнительное легирование кобальтом и молибденом улучшает магнитные свойства, однако магнитная мощность остается невысокой (ютах < 2,4 кДж/м3, табл. 15.16). Стали склонны к магнитному и, в особенности, к структурному старению. В марках буква Е указывает, что сталь магнитно-твердая. Остальные буквы обозначают легирующий элемент и его содержание в процентах.
...
К этой группе материалов относят сплавы системы Ре-№. При больших содержаниях никеля в сплавах образуется непрерывный ряд твердых растворов с ГЦК решеткой (см. рис. 15.9). Согласно правилу Курнакова температурный коэффициент линейного расширения твердых растворов в функции состава изменяется по непрерывной криволинейной зависимости. В сплавах Ре-№ эта зависимость более сложная (рис. 16.1), что дает возможность создавать сплавы с малым температурным коэффициентом линейного расширения -инварные сплавы.
...
В сплавах инварного типа намагниченность в этой области увеличивается (сплошная линия) в результате дополнительной ориентации спиновых моментов электронов, несколько разориентированных тепловым движением, и вызывает большие магнитострикционные явления.
...
Магнитострикция - изменение размеров ферромагнетика при его намагничивании (см. гл. 15). В области технического намагничивания (Я < Я5) магнитострикция носит линейный характер, в области парапроцесса (Я > Я5)-объемный.
...
Такие же явления возникают под влиянием внутреннего магнитного поля ферромагнетика (рис. 16.3): в отсутствие внешнего поля форма и размер домена искажены маг-нитострикцией. Истинные размеры выявляются лишь при нагреве до температур выше температуры точки Кюри (( > 6), когда устраняются все магнитострикционные деформации в связи с переходом в парамагнитное состояние. Истинные размеры домена условно показаны на рис. 16.3 в виде наименьшего квадрата. При охлаждении до температур ниже точки Кюри (г < 6) линейная магнитострикция искажает форму домена, вытягивая его в направлении вектора самопроизвольной намагниченности (превращая квадрат в прямоугольник). Объемная магнитострикция увеличивает размеры домена (прямоугольника).
...
В крист&члах ферромагнетика, исключая сплавы инварного типа, магнитострикция, возникшая из-за внутреннего поля, не обнаруживается, так как объемная магнитострикция в них мала, а линейная-компенсируется деформацией доменов в различных направлениях. В сплавах же инварного типа размеры ферромагнетика оказываются увели-
...
Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширении
...
где я0- нормальный коэффициент линейного расширения, определяемый энергией связи атомов; Д- ферромагнитная часть коэффициента линейного расширения, основной составляющей которой является объемная магнитострикция парапроцесса.
...
Изменение размеров детали из инварного сплава при нагреве, описываемое формулой А, = А2п({
...
В качестве терморегулятора в приборостроении используют биметаллические пластинки, сваренные из двух материалов с различным значением коэффициента а. Для этих целей обычно используют инвар 36Н, имеющий минимальное значение коэффициента а, и сплав с 25% Ni, у которого коэффициент а очень большой (20-10"6 1/°С). При нагреве пластинка биметалла сильно искривляется и замыкает (либо размыкает) электрическую цепь.
...
Сплавы Fe-Ni, помимо низких значений температурного коэффициента линейного расширения при некоторых концентрациях никеля, обладают еще одним замечательным свойством— малым температурным коэффициентом модуля упругости.
...
Во всех твердых телах, в том числе и металлах, модуль упругости при нагреве уменьшается в связи с уменьшением энергии межатомных связей.
...
В некоторых сплавах Fe-Ni, называемых элинварными, наблюдается аномалия в изменении модуля упругости при нагреве, который либо растет, либо изменяется очень незначительно.
...
Элинварные сплавы широко применяют для изготовления упругих элементов и пружин точных приборов и механизмов (пружин, камертонов, резонаторов электромеханических фильтров и пр.). Постоянство модуля упругости обеспечивает малую температурную погрешность прибора в условиях эксплуатации.
...
Природа аномальности изменения модуля упругости при нагреве, так же как и природа инварности, ферромагнитного происхождения.
...
ному полю, ориентируя магнитные векторы доменов и вызывая магнитострикцию (линейную и объемную), которую в этом случае называют механострикцией.
...
В результате общая деформация ферромагнетика при воздействии на него внешних напряжений будет складываться из упруго-механической 50 и механострикционной 5т составляющих.
...
имеют нулевые значения коэффициента 7. Однако незначительные отклонения в концентрации никеля, что неизбежно в металлургическом процессе, резко изменяют значения у. Поэтому сплавы Ре—№ дополнительно легируют хромом, который делает эту зависимость менее резкой и позволяет получать в сплавах различных плавок устойчивое значение у,
...
Впоследствии сплав начали легировать титаном и алюминием (36НХТЮ), что позволило упрочнять его термической обработкой, но дополнительно снизило температуру точки Кюри. В результате термической обработки сплав
...
лаблением сил межатомного взаимодействия. Снижение АЕ с повышением температуры, вызванное уменьшением намагниченности ферромагнетика, приводит не к снижению, а, наоборот, к росту модуля нормальной упругости Е.
...
Температурный коэффициент модуля нормальной упругости, называемый для краткости термоупругим коэффициентом у, определяет характер изменения модуля упругости при нагреве. В ферромагнитных материалах этот коэффициент может иметь знак плюс в тех случаях, когда модуль упругости при нагреве растет, а также знак минус, когда модуль упругости, как и у неферромагнитных материалов, снижается:
...
Материалы, применяемые в машина- и приборостроении
...
Материалы по электрическим свойствам подразделяют на три группы: проводники, полупроводники и диэлектрики. Различают эти материалы по величине удельного электрического сопротивления, по характеру зависимости его от температуры и по типу проводимости.
...
Проводники - удельное электрическое сопротивление в пределах 10"8 — — 10"5 Ом ■ м, с ростом температуры увеличивается. Используют для проводников постоянного и переменного тока, резисторов, нагревательных элементов, контактов и т. п.
...
Полупроводники-удельное электрическое сопротивление в пределах 10"5 — 108 Ом • м, с ростом температуры уменьшается. Применяют для выпрямления, усиления электрических сигналов, превращения различных видов энергии в электрическую и т. д.
...
Электрические свойства проводниковых материалов. Электрическая проводимость твердых тел, в первую очередь, определяется электронным строением атомов.
...
В твердых телах в результате взаимодействия электромагнитных полей атомов энергетические электронные подуровни расщепляются, образуя энергетические зоны (рис. 17.1).
...
Плотность заполнения электронами энергетических зон и их перекрытие определяют электрическую проводимость твердых тел (рис. 17.2).
...
В кристаллах непереходных металлов (Си, Ag, Аи, А1, №) валентная зона заполнена не полностью, поэтому даже небольшое внешнее электрическое поле вызывает перемещение электронов в зоне на более высокие энергетические подуровни. Энергия, необходимая для такого перемещения, ничтожно мала, так как незанятые подуровни непосредственно примыкают к заполненным. Для натрия эта энергия составляет 1,6-10"28 Дж.
...
Материалы с особыми электрическими свойствами
...
Температура нагрева оказывает влияние лишь на электрическое сопротивление, которое определяется тепловым рассеянием рт. Электрическое сопротивление, обусловленное примесным рассеянием р/., при всех температурах остается постоянным. Таким образом, для металлов, в которых есть примесь, а также для сплавов общее сопротивление складывается из р/., которое не изменяется при нагреве, и рт, которое линейно растет при повышении температуры.
...
Для технических металлов и их сплавов влияние температуры нагрева на электрическое сопротивление с некоторым приближением можно выразить следующей формулой:
...
Материалы, применяемые в машино- и приборостроении
...
искажений кристаллической решетки и нарушения периодичности энергетических зон достигает максимального значения. В тех сплавах, в которых хотя бы один из элементов является переходным металлом, температурный коэффициент электрического сопротивления может принимать отрицательные значения, т. е. электрическое сопротивление при нагреве несколько уменьшается. В тех случаях, когда необходим материал с повышенным электрическим сопротивлением, следует использовать сплавы со структурой твердых растворов.
...
При образовании в сплаве промежуточных фаз электрическое сопротивление резко изменяется. В промежуточных фазах с ионным или ковалентным типом связи проводимость возникает из-за дефектности структуры вследствие недостатка или избытка атомов одного сорта. Те и другие фазы являются полупроводниками, при этом проводимость в ковалентных кристаллах создают электроны, а в ионных кристаллах также и ионы.
...
Промежуточные фазы с металлическим типом связи (электронные фазы, фазы Лавеса, ет-фазы, фазы внедрения) достаточно электропроводны, а при упорядочении в расположении атомов при определенном стехиометрическом составе возможно возникновение сверхпроводимости.
...
При образовании смесей из перечисленных фаз электрическое сопротивление сплава по правилу Н. С. Курнакова растет по закону сложения. На рис. 17.6 это показано на примере сплавов, образующих твердые растворы ограниченной растворимости и эвтектические смеси. Подобные сплавы сохраняют высокую электрическую проводимость чистых металлов, но по сравнению с химически чистыми металлами имеют некоторые дополнительные преимущества: более низкую температуру плавления, лучшую жидкотекучесть (для сплавов эвтектического состава), более высокую твердость и износостойкость, если
...
Таким образом, влияние легирующих элементов на электрическую проводимость разнообразно, и это позволяет получать материалы, удовлетворяющие самым различным требованиям электротехнической промышленности.
...
Влияние деформации и остаточных напряжений на электрическую проводимость чистых металлов незначительно. В связи с этим, не ухудшая электрических свойств, можно использовать пластическую деформацию и возникающий при этом наклеп для повышения прочности проводниковых материалов.
...
В сплавах влияние деформаций и остаточных напряжений на электрическую проводимость значительно сильнее. Наклеп, вызывая значительное упрочнение, очень сильно (до 25%) снижает электрическую проводимость сплава. Таким образом, упрочнение проводниковых сплавов наклепом можно достичь только ценой потери электрической проводимости.
...
Материалы с особыми электрическими свойствами
...
Для изделий, от которых требуется прочность выше 400 МПа, используются латуни и бронзы с кадмием и бериллием, обеспечивающими большие прочность и износостойкость, чем медь, при некоторой потере электрической проводимости.
...
Алюминий высокой чистоты АДОч, в котором общее содержание примесей составляет 0,02%, и алюминий технической чистоты АД000, АД00, АДО, в котором примесей соответственно 0,2; 0,3; 0,5%, используют в электротехнике (ГОСТ 4784-74).
...
Алюминий высокой чистоты обладает хорошей пластичностью, поэтому из него изготовляют конденсаторную фольгу толщиной 6-7 мкм. Технически чистый алюминий используют в виде проволоки в производстве кабелей и токонесущих проводов.
...
Алюминий уступает меди в электрической проводимости и прочности, но он значительно легче, больше распространен в природе. При замене медного провода алюминиевым последний должен иметь диаметр в 1,3 раза больше, но масса его и в этом случае будет в 2 раза меньше. Так же, как и медь, алюминий используют или в отожженном, или нагартованном состоянии (см. табл. 17.2).
...
Для токонесущих проводов воздушных линий электропередачи с большими расстояниями между опорами используют алюминиевые сплавы (А1-М§-81) более прочные, чем чистый алюминий (см. п. 12.1).
...
Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью вследствие образования на поверхности защитной оксидной пленки А1203. Эта пленка затрудняет пайку алюминиевых проводов обычными методами. Необходим специальный припой или ультразвуковые паяльники. Места контакта алюминиевого провода с медным следует покрывать лаком для защиты от атмосферной коррозии. Во влажной атмосфере алюминий в контакте с медью быстро разрушается вследствие электрохимической коррозии.
...
Железо значительно уступает меди и алюминию по проводимости, но имеет большую прочности что в некоторых случаях оправдывает его применение как проводникового материала.
...
В таких случаях используют низкоуглеродистые качественные стали с содержанием углерода 0,1-0,15%, а также стали обыкновенного качества (см. п. 8.3). Эти стали обеспечивают достаточно высокую прочность ств = = 300 -г- 700 МПа и идут на изготовление шин, трамвайных рельсов, рельсов метро и железных дорог с электрической тягой. Сечение провода определяется не электрической проводимостью, а механической прочностью материала.
...
Биметаллический провод (стальной провод, покрытый медью) используют при передаче переменных токов повышенной частоты. Такая конструкция позволяет уменьшить электрические потери, связанные с ферромагнетизмом железа, и расход дефицитной меди. Проводимость определяет металл наружного слоя, так как токи повышенной частоты вследствие скин-эффекта распространяются по наружному слою провода. Сердцевина из стали воспринимает силовую нагрузку. Покрытие создается гальваническим способом или плакированием. Наружный медный слой предохраняет железо от атмосферной коррозии.
...
Материалы с особыми электрическими свойствами
...
в линиях связи и электропередачи. Кроме этого, из биметаллического материала изготовляют шины для распределительных устройств, различные токопро-водящие части электрических аппаратов.
...
Припои. Сплавы, используемые при пайке металлов высокой проводимости, — припои должны обеспечивать небольшое переходное сопротивление (сопротивление контакта).
...
Различают припои двух типов: для низкотемпературной пайки, имеющие температуру плавления до 400 °С, и для высокотемпературной пайки с более высокой температурой плавления. Для получения хорошего соединения припой должен иметь более низкую температуру плавления, чем металл, подвергающийся пайке; в расплавленном состоянии припой должен хорошо смачивать поверхности. Температурные коэффициенты линейного расширения металла и припоя должны быть близки.
...
В приборостроении для низкотемпературной пайки применяют оловянно-свинцовые и оловянно-цинковые (ГОСТ 21931 76) припои.
...
Сплавы олова и свинца образуют диаграмму состояния эвтектического типа с твердыми растворами ограниченной растворимости. Сплав эвтектического типа (состав 61% 8п и 39% РЬ) имеет низкую температуру плавления 183°С и хорошую жидкотекучесть, что обеспечивает качественное формирование шва и высокие механические свойства. Такой сплав обозначают ПОС-61. Применяют также сплавы доэвтектического ПОС-18, ПОС-30, ПОС-40, ПОС-50 и заэвтекти-ческого ПОС-90 составов. Цифра в марке указывает на содержание олова. Припои такого типа имеют переходное электрическое сопротивление р =
...
Сплавы олова и цинка также образуют диаграмму эвтектического типа. Наилучшим припоем является сплав ПОЦ-90, отвечающий эвтектическому составу: 90% Sn и 10% Zn. Сплав имеет самую низкую температуру плавления 199 С иэ всех сплавов этой системы. Сплавы ПОЦ-70, ПОЦ-60, ПОЦ-40, так же как и ПОЦ-90, используют для пайки алюминия и его сплавов.
...
Припои, содержащие серебро, очень технологичны, так как обладают хорошей растворимостью и смачиваемостью; пригодны для пайки любых металлов и сплавов, обеспечивают соединения с хорошими механическими свойствами и имеют невысокое переходное сопротивление. Кроме серебра, содержание которого указывает цифра в марке, припой содержит медь или медь с цинком. В припоях ПСр-72, ПСр-61, ПСр-45, ПСр-10 переходное сопротивление возрастает от 0,022 до 0,065 мкОмм,
...
Сверхпроводники. Особую группу материалов высокой электрической проводимости представляют сверхпроводники.
...
С понижением температуры электрическое сопротивление всех металлов монотонно падает (рис. 17.7). Однако есть металлы и сплавы, у которых электрическое сопротивление при критической температуре резко падает до нуля-материал становится сверхпроводником. Сверхпроводимость
...
у 30 элементов и около 1000 сплавов. Сверхпроводящие свойства обнаруживают многие сплавы со структурой упорядоченных твердых растворов и промежуточных фаз (о-фаза, фаза Лавеса и др.). При обычных температурах эти
...
Переход металла в сверхпроводящее состояние связывают с фазовым превращением. Новое фазовое состояние характеризуется тем, что свободные электроны перестают взаимодействовать с ионами кристаллической решетки, но вступают во взаимодействие между собой. В результате этого электроны с противоположно направленными спинами спариваются. Результирующий спиновый момент становится равным нулю, и сверхпроводник превращается в диамагнетик. Все электронные пары располагаются на низких энергетических уровнях, где они перестают испытывать тепловые рассеяния, так как энергия, которую пара может получить от взаимодействия с ионами решетки, слишком мала, чтобы вызвать это рассеяние.
...
Сверхпроводящее состояние разрушается не только в результате нагрева, но также в сильных магнитных полях и при пропускании электрического тока большой силы (критические значения поля и тока).
...
Из всех элементов, способных переходить в сверхпроводящее состояние, ниобий имеет самую высокую критическую температуру перехода 9,17 К (-263,83 °С). Практическое использование нашли сверхпроводящие сплавы с высоким содержанием ниобия: 65БТ и 35БТ (ГОСТ 10994-74). Сплав 65БТ содержит 22-26% Л;
...
Материалы с особыми электрическими свойствами
...
Способность сверхпроводников, являющихся диамагнетиками, выталкивать магнитное поле, используют в магнитных насосах, позволяющих генерировать магнитные поля колоссальной напряженности, а также в криогенных гироскопах. Якорь гироскопа, изготовленный из сверхпроводника, «плавает» в магнитном поле. Отсутствие опор и подшипников устраняет трение и повышает долговечность гироскопа.
...
Электрические контакты подразделяют на разрывные, скользящие и неподвижные. Основное требование для всех контактов-малое переходное электрическое сопротивление.
...
Разрывные контакты. Эти контакты предназначены для периодического замыкания и размыкания цепи и работают в наиболее трудных условиях. В процессе работы разрывных контактов возникает искра или электрическая дуга, что вызывает коррозию и электроэрозионный износ.
...
В результате происходит окисление контакта. Это повышает переходное электрическое сопротивление, вызывает разогрев и сваривание (или прилипание) контакта. Электроэрозионное изнашивание приводит к появлению на контактных поверхностях кратера на одном контакте и иглы-на другом. Это объясняется тем, что металл контакта плавится, испаряется, распыляется на рабочей поверхности и переносится с одного контакта на другой. Сопротивление электроэрозионному изнашиванию в металлах растет с повышением температуры плавления, в сплавах оно дополнительно повышается с ростом твердости и прочности. Из сказанного следует, что материал для разрывных контактов должен иметь не только небольшое переходное электрическое сопротивление, но и хорошее сопротивление коррозии и электроэрозионному изнашиванию.
...
Слабонагруженные контакты изготовляют из благородных металлов: золота, серебра, платины, палладия и их сплавов, которые обладают низким переходным электрическим сопротивлением и повышенной стойкостью против окисления. Высоким сопротивлением электроэрозионному изнашиванию эти металлы и сплавы не обладают, поэтому их можно использовать только в слабонагруженных контактах.
...
Обычно материалами для таких контактов служат серебро и сплавы на его основе. Основным преимуществом серебра является его высокая электрическая проводимость. Однако при воздействии электрической дуги оно окисляется и подвергается электроэрозионному изнашиванию. Окисление не приводит к значительному росту переходного электрического сопротивления, так как оксид серебра электропроводен и при нагреве восстанавливается. Чистое серебро применяют в слабонагруженных контактах при небольшой частоте переключений. Серебро технологично при производстве проката и наиболее дешево из всех благородных металлов.
...
Широко применяют также сплавы серебра с медью (см. рис. 17.6). Такие сплавы сохраняют высокую электрическую проводимость и имеют более высокие твердость и сопротивление электрическому изнашиванию, чем чистое серебро. Однако медь ухудшает стойкость сплавов против окисления, поэтому такие сплавы используют только в слабонагруженных контактах.
...
Вольфрам благрдаря своей тугоплавкости хорошо сопротивляется электроэрозионному изнашиванию. Несмотря на окисление, вольфрам имеет невысокое и устойчивое переходное сопротивление, так как он достаточно электро-
...
Материалы, применяемые в машино- и приборостроении
...
пользуют спеченные композиции вольфрама с серебром или медью, либо спекают пористый вольфрам, который затем в вакууме пропитывают жидкой медью или серебром.
...
Разработан способ обработки серебряно-медных контактов -метод внутреннего окисления. Сплав СОМ-10, содержащий 10% Си, подвергают длительному (50 ч) окислению при температуре 700 °С на воздухе. Благодаря большой растворимости и скорости диффузии кислорода в серебре (в а-фазе) он проникает в металл и окисляет менее благородную медь (Р-фазу). В результате такой обработки получается композиционный материал: в серебряной матрице равномерно распределены оксиды меди. Наличие оксидов меди повышает сопротивление свариванию и стойкость против электроэрозионного изнашивания. Такие сплавы применяют в тяжело-нагруженных контактах. Кроме того, такие материалы можно использовать в скользящих контактах, так как у них высокое сопротивление свариванию.
...
Скользящие контакты. К материалам для скользящих контактов предъявляют те же требования, что и для разрывных. Но основное требование-высокое сопротивление свариванию. Кроме окисленного серебряно-медного сплава для скользящих контактов применяют композиции из порошков меди или серебра с небольшой добавкой графита, препятствующего свариванию (МГЗ, МГ5, СГЗ, СГ5). Цифра в марках указывает на содержание графита в процентах.
...
Неподвижные контакты. Эти контакты должны иметь низкое значение переходного электрического сопротивления. Кроме того, оно должно быть стабильным при небольших контактных усилиях. Поэтому для зажимных контактов выбирают коррозионно-стойкий материал, не образующий оксидных пленок высокого электрического сопротивления на контактной поверхности. Всем этим требованиям удовлетворяют медь, латунь, цинк.
...
проводен, а оксидная пленка вольфрама при работе контакта разрушается. Кроме этого, такие контакты не свариваются при эксплуатации, их применяют при большой частоте переключения.
...
Такое же назначение имеют сплавы вольфрама с молибденом (рис. 17.8). Эти сплавы, содержащие 40^50% Мо, обладают высоким сопротивлением электроэрозионному изнашиванию, но вследствие образования непрерывного ряда твердых растворов, электрическое сопротивление сплавов и переходное электрическое сопротивление велики. Сплавы обладают пониженным сопротивлением газовой коррозии, так как молибден и вольфрам образуют легко испаряющиеся оксидные пленки. Такие сплавы можно использовать для мощных контактов, но в среде инертных газов или в вакууме. Сплавы вольфрама с 45% Мо используют также для нитей накаливания электрических ламп и катодов, как сплавы повышенного электрического сопротивления.
...
Материалы с особыми электрическими свойствами
...

Азотирование и карбонитрирование
Оcновы сварки судовых конструкций
Материаловедение
Російсько-український словник зварювальної термінології. Українсько-російський словник зварювальної термінології.
Металловедение для сварщиков (сварка сталей)
Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Материаловедение