Постоянные магниты Alnico 57 в Минске

Постоянные магниты Alnico 57: технические характеристики и применение

Постоянные магниты Alnico 57 представляют собой литейный сплав на основе системы Al-Ni-Co-Fe с добавлением меди и титана, относящийся к группе высококоэрцитивных альнико. Цифровой индекс 57 в маркировке соответствует типичной магнитной энергии (BH)_max порядка 57 кДж/м (около 7,2 МГсЭ), что достигается за счёт термомагнитной обработки в ориентирующем поле и последующего многоступенчатого отпуска. В отличие от изотропных марок, Alnico 57 обладает выраженной анизотропией: намагничивание эффективно только вдоль оси текстуры, сформированной при направленной кристаллизации.

Материал сохраняет работоспособность в интервале температур от –270 до +550 C без необратимой потери магнитного потока. Температурный коэффициент индукции составляет около –0,02 %/C, что делает эти магниты предпочтительными для измерительных систем с жёсткими требованиями к стабильности поля. Коэрцитивная сила по намагниченности H_cj достигает 120–140 кА/м, а остаточная индукция B_r — 1,15–1,25 Тл. Высокая остаточная индукция при умеренной коэрцитивной силе определяет специфику применения: Alnico 57 оптимален в цепях с большим воздушным зазором и низким размагничивающим фактором.

Технология изготовления и структура

Изделия получают методом точного литья по выплавляемым моделям с последующей механической обработкой абразивным инструментом. Сплав склонен к образованию усадочных раковин, поэтому для ответственных компонентов применяют направленную кристаллизацию в электромагнитном поле. После затвердевания заготовки подвергают гомогенизации при 1250–1300 C, затем закалке со скоростью 20–40 C/с и отпуску в две стадии: первая при 800–850 C в магнитном поле 160–240 кА/м, вторая — при 550–600 C в течение 10–20 часов. Итоговая структура представляет собой двухфазную смесь: ферромагнитные частицы ₁-фазы (Fe-Co) размером 20–50 нм, изолированные слабомагнитной ₂-фазой (Ni-Al).

Механические свойства литого альнико характеризуются высокой твёрдостью 45–55 HRC и хрупкостью: предел прочности при сжатии — 700–900 МПа, при изгибе — 100–150 МПа. Материал не поддаётся пластической деформации, поэтому крепёжные отверстия и пазы формируются только шлифованием или электроэрозионной обработкой. Линейный коэффициент термического расширения составляет 11–12 10 К, что необходимо учитывать при запрессовке в стальные магнитопроводы.

Типовые значения магнитных параметров

Промышленное применение

Благодаря сочетанию высокой остаточной индукции и термической стабильности, магниты Alnico 57 востребованы в следующих узлах и системах:

• измерительные преобразователи и датчики Холла для авиационной телеметрии, работающие при температурах до 300 C;
• роторные системы тахогенераторов и сельсинов, где требуется минимальный дрейф выходного напряжения;
• магнитные системы клистронов и ламп бегущей волны в СВЧ-аппаратуре;
• сепараторы для обогащения руд чёрных металлов, эксплуатируемые в условиях абразивного износа;
• тормозные системы и муфты сцепления электроприводов прокатных станов;
• магнитные подшипники высокооборотных шпинделей металлорежущих станков.

При проектировании магнитных цепей с Alnico 57 необходимо учитывать низкую устойчивость к размагничиванию внешними полями: рабочий участок кривой размагничивания должен находиться выше точки перегиба. Для защиты от случайного размагничивания в процессе сборки рекомендуется использовать короткозамыкающие магнитные шунты. В динамических режимах с частотой перемагничивания свыше 1 кГц материал неприменим из-за низкого удельного электрического сопротивления (45–50 мкОмсм), вызывающего значительные вихревые токи.

Постоянные магниты Alnico 57 поставляются в виде литых блоков, колец, сегментов и сложнопрофильных деталей с допуском по геометрии IT12–IT14. Для повышения коррозионной стойкости поверхность может подвергаться оксидированию или покрытию эпоксидной смолой, однако в герметичных узлах допускается эксплуатация без защитного слоя. Магниты намагничиваются до насыщения в импульсном поле напряжённостью не менее 800 кА/м; контроль степени намагниченности выполняется флюксметром с измерительной катушкой.

Вопросы и ответы