Получение магнитных материалов

 заключается в диффузионном алитировании с последующим оксидированием, при котором для получения высоких магнитных свойств в сочетании с высокой жаростойкостью и электроизоляционными характеристиками поверхности, алитирование производят по режимам, обеспечивающим концентрацию алюминия в диффузионном слое 14,5-17,5 мас.%. 
 Недостатком этого способа является то, что при соблюдении условий, составляющих его основу, магнитострикция насыщения электротехнической стали близка к нулю, что не позволяет использовать этот способ для получения магнитострикционных материалов. 
Способ изготовления магнитострикционного сплава, содержащего 5,5-6,5% алюминия, 0,02-0,03% углерода, остальное железо:

включает выплавку, ковку, горячую прокатку с промежуточными отжигами и окончательную холодную прокатку, при котором с целью повышения магнитострикции при одновременном уменьшении магнитных полей насыщения и расширения температурного интервала стабильности после окончательной холодной прокатки проводят дополнительный отжиг в интервале 1050-1150oC, а окончательную холодную прокатку осуществляют с обжатием 3-4%. 
 Недостатком этого способа являются невысокие магнитострикционные свойства получаемого материала, максимум которых приходится на содержание алюминия в пределах 8-14%, что значительно больше, чем 5,5-6,5% по рассматриваемому способу. 
Способ получения магнитострикционного материала на основе сплава                                                                         железо- алюминий:

включает выплавку, ковку, горячую и холодную прокатки с промежуточным и окончательным отжигами, при котором с целью повышения магнитострикции насыщения и ее температурной устойчивости, снижения удельных магнитных потерь, после окончательного отжига на поверхности материала создают снижающие напряжения, достаточные для перестройки типа доменной структуры путем нанесения магнитоактивного электроизоляционного покрытия. 
 Недостатком этого способа также являются невысокие магнитострикционные свойства получаемого материала, что определяется низким по сравнению с оптимальным содержанием алюминия. 
                                         Технический результат способов:

 получение магнитострикционного  материала методом диффузионного  насыщения алюминием технически  чистого железа, например, электротехнической  стали, обладающего лучшими характеристиками  по сравнению с альферами. 
 Достигается технический результат тем, что обработке подвергают ленту или детали из технически чистого железа толщиной 0,18-0,6 мм методом циркуляционного диффузионного насыщения их алюминием в атмосфере хлоридов алюминия при избыточном давлении до 0,1 МПа до достижения концентрации алюминия в материале 14-22 ат.% путем нагрева до температуры 1173-1373 К и изотермической выдержки в течение 3-8 ч, причем в качестве технически чистого железа используют электротехническую сталь, а обработку методом циркуляционного диффузионного насыщения производят в муфеле установки для диффузионного насыщения, причем количество размещаемого в муфеле металлического алюминия берут в 1,5-3 раза больше расчетного для достижения требуемой концентрации алюминия в материале. 
Сущность заявляемого способа состоит в том, что известный способ циркуляционного диффузионного насыщения металлов и сплавов использован для получения магнитострикционного материала "дифераль". 
Насыщению подвергается лента из технически чистого железа, например, электротехнической стали, или детали преобразователя, вырубленные из этой ленты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава № 4: «Магнитооптические материалы.»

 

Пригодность  магнитных  материалов   для   создания   на   их   основе

магнитооптических  устройств  зависит  от   совокупности   магнитооптических

свойств.

  Магнитооптические свойства оценивают по магнитооптической активности в

диапазоне оптических волн с учетом возможной их анизотропии.

Феррогранаты.

Феррогранаты имеют окно прозрачности в диапазоне  волн  1,15—  5  мкм.

Наиболее перспективными материалами являются чистые железоиттриевые  гранаты

(ЖИГ) и висмутосодержащие  гранаты,  в  которых  часть  иттрия  заменена  на

висмут.

      Синтезирование  эпитаксиальных  пленок  ферритов-гранатов,  включающее

подбор состава исходных  пленок  и  подложки,  выбор  оптимальной  обработки

(отжига), обеспечивает получение  материалов  с  высокими  магнитооптическими

свойствами,   различающихся   по   намагниченности,    коэрцитивной    силе,

анизотропии, подвижности доменной стенки и т. п.

Ферриты-гранаты.

      Ферриты-гранаты  являются основными  магнитооптическими  материалами  в

инфракрасной области. Для видимого света они мало пригодны.  Имеются  данные

об  использовании  высококачественных  пленок  ферритов-гранатов  в  видимом

свете .

      Однако  при реализации устройств на  этих материалах надо иметь  в  виду

следующие особенности.  Технология  производства  ортоферритов  не  позволяет

изготавливать очень тонкие пластины (меньше 1 мкм). Именно по  этой  причине

ортоферриты применяют при λ>0,5 мкм, хотя имеются данные о том, что и при  λ

= 0,45 мкм их оптические  свойства  выше  свойств  MnBi-пленок.  Оптимальная

толщина пластин ортоферритов для λ=0,63 мкм  составляет  60—90  мкм.  Вторая

особенность   связана    с    оптической    анизотропностью    ортоферритов,

обусловленной низкой симметрией ромбической ячейки. Для  исключения  явления

двулучепреломления пластины из ортоферритов вырезают нормально к  оптической

оси. При этом реализуется устойчивая  полосовая  доменная  структура,  а  не

ЦМД. Установлено, что в очень тонких пластинах при толщинах  порядка  1  мкм

двулучепреломление незначительно, и материал можно  в  этом  случае  считать

изотропным.   Введение   в   ортоферрит   ионов   редкоземельных   элементов

значительно повышает изотропность их оптических свойств.

Феррошпинели.

      Феррошпинели,  содержащие  ионы  Со2+   в   тетраэдрических   позициях

используют в качестве магнитооптических материалов при λ= 5 -  12  мкм,  где

они обладают высокой  прозрачностью  и  большим  λ  (до  105  град/см).  Это

практически    единственные    материалы,     пригодные     для     создания

магнитооптических устройств в этом диапазоне волн.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава № 5 : «Термомагнитные материалы.»

 

Аморфные термомагнитные сплавы.

Изобретение термомагнитных материалов относится к области металлургии, в частности к аморфным термомагнитным сплавам, получаемым в виде тончайшей ленты методом закалки из расплава литьем плоского потока расплава на поверхность охлаждающего тела.

Кристаллические термомагнитные сплавы.

Известны кристаллические термомагнитные сплавы на основе железа и никеля в виде лент и листов, получаемые традиционными металлургическими способами. В зависимости от состава они могут применяться в температурной области от минус 20 до плюс 35°С в устройствах (реле, шунты и т.д.), работа которых основана на температурной зависимости намагниченности в заданном магнитном поле.

Недостатком указанных сплавов является то, что переход из ферромагнитного состояния в парамагнитное и обратно происходит в большом интервале температур, тогда как для некоторого вида термомагнитных устройств наиболее предпочтительным температурным интервалом перехода является интервал температур от минус 8 до плюс 40°С. Другим недостатком указанных сплавов является низкая магнитная проницаемость, в результате чего термомагнитная чувствительность датчиков к изменению температуры незначительна. Следующим недостатком известных сплавов является невозможность получения тонких лент или пленок.

Гадолиний Gd.

Наиболее близким материалом для термомагнитного применения, имеющим температуру перехода из ферромагнитного состояния в парамагнитное и обратно в интервале температур от минус 8 до плюс 35°С, является принятый заявителем в качестве прототипа элемент периодической системы таблицы Д.И. Менделеева номер 64 гадолиний Gd. Температура Кюри указанного материала находится в пределах от 0 до 30°С в зависимости от чистоты по примесям.

К недостаткам данного материала следует отнести невысокую относительную магнитную проницаемость (30-50), неуправляемость значением температуры Кюри, а также то, что его переход из ферромагнитного состояния в парамагнитное и обратно происходит в большом интервале температур (7-10°С).

Гадолиний не производится в виде тонкой ленты, что иногда необходимо для изготовления термомагнитных датчиков. Кроме того, гадолиний является редкоземельным элементом, что значительно повышает стоимость его добычи. Аморфные термомагнитные сплавы на основе гадолиния неизвестны.