Файл: Свидунович_Материаловедение_для ХТОМ.pdf

неизбежных колебаниях состава. Маркируют эти сплавы так же, как и стали. Магнитные свойства некоторых промышленных сплавов приведены в табл.

16.9.

ПОРОШКОВЫЕ МАГНИТОТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Сплавы системы Fe - Ni - Al получают спеканием порошков металлов при 1300 ° С в атмосфере аргона или иной защитной атмосфере. Для обеспечения высоких значений Вг и wmax сплавы не должны быть пористыми. Порошки используют мелкодисперсные и желательно неравноосные. Магнитные свойства порошковых сплавов (после тех же видов термической и термомагнитной обработки, которые применяют и для литых сплавов) приведены в табл. 16.10. Такие сплавы используют для мелких и точных по размеру магнитов. По составу порошковые сплавы близки к литым, но по магнитным свойствам несколько уступают им.

Магнитотвердые ферриты также получают спеканием порошков оксидов FeO, ВаО, СоО. По своим магнитным свойствам (Wmax и особенно Bτ) они уступают литым сплавам, однако, будучи диэлектриками, могут использоваться как постоянные магниты в высокочастотных магнитных полях без тепловых потерь. Значение Нс у ферритов значительно выше, чем у литых сплавов. Это результат наличия в структуре однодоменных неравноосных частиц оксидов (рис. 16.19). Свойства некоторых ферритов бария и кобальта приведены в табл. 16.11.

Таблица 16.11. Магнитные свойства бариевых и кобальтовых ферритов для изготовления магнитов

Магнитные характеристики серийных сплавов редкоземельных металлов приведены в табл. 16.12.

Таблица 16.12. Магнитные свойства спеченных сплавов на основе редкоземельных металлов (ГОСТ 21559-76)

ДЕФОРМИРУЕМЫЕ МАГНИТОТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

Сплавы на основе пластичных металлов (Fe, Со, Си), их марки и магнитные свойства приведены в табл. 16.13. Сплавы подвергают обработке давлением, что позволяет использовать их как магниты в виде тонких лент и проволоки. Хорошие магнитные свойства получают после закалки и старения, что объясняется образованием мелкодисперсных ферромагнитных фаз в немагнитной основной фазе.

Таблица 16.13. Магнитные свойства деформируемых сплавов для изготовления магнитов

В процессе пластической деформации в хромко, кунифе и викаллое возможно формирование кристаллографической текстуры, что дополнительно улучшает магнитные свойства. Сплав кобальта с платиной характеризуется высоким значением Hс, его магнитная мощность Wmax близка по значению к wmax литых сплавов Fe - Ni - А1. Единственный недостаток сплава — присутствие драгоценного металла, что ограничивает его применение.

МАТЕРИАЛЫ С ОСОБЫМИ ТЕПЛОВЫМИ СВОЙСТВАМИ

СПЛАВЫ С ЗАДАННЫМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ

К этой группе материалов относят сплавы системы Fe - Ni. При больших содержаниях никеля в сплавах образуется непрерывный ряд твердых растворов с ГЦК решеткой (см. рис. 16.8). Температурный коэффициент линейного расширения твердых растворов в функции состава изменяется сложно (рис. 17.1), что дает возможность создавать сплавы с малым температурным коэффициентом линейного расширения — инварные сплавы

Винварных железоникелевых сплавах, содержащих 29-45% Ni, обнаружена ферромагнитная аномалия коэффициента α. Минимальное значение коэффициента α в интервале 0 - 100 ° С имеет сплав Fe + 36 % Ni. При более высоких температурах этот минимум наблюдается в сплавах с большим содержанием никеля.

Сплав 36Н, называемый инваром, — основной представитель сплавов с минимальным коэффициентом α. Низкое значение коэффициента α в области температур 20 - 25 ° С, а также хорошие механические, технологические и антикоррозионные свойства позволили использовать инвар как конструкционный материал для деталей приборов, от которых требуется постоянство размеров при изменении температуры в условиях эксплуатации.

Значения коэффициента α зависят от содержания примесей (особенно углерода) и технологии термической обработки сплава.

Винварных железоникелевых сплавах, содержащих 29-45% Ni, обнаружена ферромагнитная аномалия коэффициента α. Минимальное значение коэффициента α в интервале 0 - 100 ° С имеет сплав Fe + 36 % Ni. При более высоких температурах этот минимум наблюдается в сплавах с большим содержанием никеля.

Сплав 36Н, называемый инваром, — основной представитель сплавов с минимальным коэффициентом α. Низкое значение коэффициента α в области температур 20 - 25 ° С, а также хорошие механические, технологические и антикоррозионные свойства позволили использовать инвар как конструкционный материал для деталей приборов, от которых требуется постоянство размеров при изменении температуры в условиях эксплуатации.

Значения коэффициента α зависят от содержания примесей (особенно углерода) и технологии термической обработки сплава

Свойства инвара дополнительно улучшают легированием кобальтом и медью. Сплав такого типа, называемый суперинвар, имеет еще более низкое значение α (табл. 17.1)

Таблица 17.1. Температурный коэффициент линейного расширения сплавов инварного типа (ГОСТ 10994-74)

Особую группу составляют сплавы для пайки и сварки со стеклом. Составы этих сплавов подобраны таким образом, чтобы коэффициент α сплава соответствовал коэффициенту α материала, с которым производится соединение, во всем интервале температур, вплоть до размягчения стекла. Это обеспечивает сохранение спая при нагреве и охлаждении (в процессе изготовления и в условиях эксплуатации) и получение герметичного соединения.

Помимо этого основного требования к сплаву выдвигается требование в отношении пластичности и хорошей обрабатываемости давлением.

Основной представитель этой группы — сплав 29НК (ковар) имеет такой же коэффициент α, как термостойкое стекло, вольфрам и молибден.

В этом сплаве часть никеля заменена кобальтом, что повышает температуру точки Кюри и расширяет область его применения до 420 ° С. При тех же температурах начинается размягчение термостойкого стекла.

Сплав пластичен и хорошо обрабатывается давлением, поэтому он заменил менее пластичные и нежаростойкие вольфрам и молибден в электровакуумном производстве.

Сплав 47НД (платинит) относится к группе сплавов, имеющих такой же коэффициент а, как платина и нетермостойкие стекла. Его используют для сварки и пайки с такими стеклами в электровакуумной промышленности. Вследствие высокого содержания никеля сплав имеет высокую температуру точки Кюри.

Для пайки с керамикой применяют сплав ЗЗНК, являющийся аналогом ковара, но с повышенным содержанием никеля. Для такой пайки не требуется очень точного совпадения коэффициентов α, что упрощает тех-

нологию изготовления этого сплава.

В качестве терморегулятора в приборостроении используют биметаллические пластинки, сваренные из двух материалов с различным значением коэффициента α. Для этих целей обычно используют инвар ЗбН, имеющий минимальное значение коэффициента а, и сплав с 25 % Ni, у которого коэффициент α очень большой (20 • 10 _6оС-1). При нагреве пластинка биметалла сильно искривляется и замыкает (либо размыкает) электрическую цепь.

СПЛАВЫ С ЗАДАННЫМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ

Сплавы системы Fe - Ni помимо низких значений температурного коэффициента линейного расширения при некоторых концентрациях никеля обладают еще одним замечательным свойством — малым температурным коэффициентом модуля нормальной 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 системы 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.

Таблица 17.2. Химический состав (ГОСТ 10994-74) и рабочая температура элинварных сплавов

МАТЕРИАЛЫ С ОСОБЫМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ

Материалы по электрическим свойствам подразделяют на три группы: проводники, полупроводники и диэлектрики. Различают эти материалы по значению удельного электросопротивления, характеру зависимости его от температуры и типу проводимости.

Проводники — материалы, имеющие удельное электросопротивление в пределах 10-8 - 10-5 Омм и возрастающее с увеличением температуры; используют для проводников постоянного и переменного тока, резисторов,