Войти
A самарий-кобальт (SmCo) магнит, тип редкоземельный магнит, представляет собой сильный постоянный магнит, сделанный из двух основных элементов самария и кобальта.
. Они были разработаны в начале 1960-х годов на основе работа выполнена Карлом Стрнатом и Олденом Рэем на базе ВВС Райт-Паттерсон и в Дейтонском университете соответственно. В частности, Стрнат и Рэй разработали первую формулу SmCo 5.
. Обычно они имеют такую же силу, что и неодимовые магниты, но имеют более высокие температурные характеристики и более высокую коэрцитивную силу.
Чрезвычайно стойкость к размагничиванию
Хорошая температурная стабильность (максимальные рабочие температуры от 250 ° C (523 K) до 550 ° C (823 K); температуры Кюри от 700 ° C (973 K) до 800 ° C (1070 K)
Дороги и подвержены колебаниям цен (кобальт чувствителен к рыночной цене)
Самариево-кобальтовые магниты обладают высокой устойчивостью к коррозии и окислению, обычно в этом нет необходимости. с покрытием могут широко использоваться при высоких температурах и плохих рабочих условиях.
Они хрупкие, склонны к растрескиванию и скалыванию. Самариево-кобальтовые магниты имеют максимальные энергетические продукты (BH max), которые диапазон fr ом 14 мегагаусс-эрстед (MG · Oe) до 33 MG · Oe, то есть прибл. От 112 кДж / м до 264 кДж / м; их теоретический предел составляет 34 МГ · э, около 272 кДж / м.
Спеченные самариево-кобальтовые магниты обладают магнитной анизотропией, то есть они могут намагничиваться только по оси их магнитной ориентации. Это достигается выравниванием кристаллической структуры материала в процессе производства.
| Свойство | Неодим | Sm-Co |
|---|---|---|
| Остаточная намагниченность (T) | 1–1,5 | 0,8–1,16 |
| Коэрцитивная сила (MA/m) | 0,875–2,79 | 0,493–2,79 |
| Относительная проницаемость | 1,05 | 1,05–1,1 |
| Температурный коэффициент намагниченности (% / K) | –0,09..– 0,12 | -0,03..– 0,05 |
| Температурный коэффициент коэрцитивной силы (% / K) | -0,40..– 0,65 | -0,15..– 0,30 |
| Температура Кюри (° C) | 310–370 | 700–850 |
| Плотность (г / см) | 7,3–7,7 | 8,2–8,5 |
| CTE, направление намагничивания (1 / K) | (3–4) × 10 | (5–9) × 10 |
| CTE, перпендикулярно направлению намагничивания (1 / K) | (1–3) × 10 | (10–13) × 10 |
| Прочность на изгиб (Н / мм) | 200–400 | 150–180 |
| Прочность на сжатие (Н / мм) | 1000–1100 | 800–1000 |
| Прочность на разрыв (Н / мм) | 80–90 | 35–40 |
| Твердость по Виккерсу (HV) | 500–650 | 400–650 |
| Электрический удельное сопротивление (Ом · см) | (110–170) × 10 | (50–90) × 10 |
Самарий-кобальт Магниты доступны в двух «сериях», а именно: магниты SmCo 5 и магниты Sm 2Co17.
Эти самариево-кобальтовые магнитные сплавы (обычно записанные как SmCo 5, или SmCo Series 1: 5) содержат один атом редкоземельного самария на пять атомов кобальта. По массе этот магнитный сплав обычно содержит 36% самария с остальным кобальтом. Энергетические продукты этих сплавов самарий-кобальт колеблются от 16 МГ · э до 25 МГ · э, то есть прибл. 128–200 кДж / м. Эти самариево-кобальтовые магниты обычно имеют обратимый температурный коэффициент , равный -0,05% / ° C. Намагничивание насыщения может быть достигнуто с помощью умеренного намагничивающего поля. Магниты этой серии легче откалибровать для определенного магнитного поля, чем магниты серии SmCo 2:17.
В присутствии умеренно сильного магнитного поля немагнитные магниты этой серии будут пытаться выровнять свою ось ориентации по отношению к магнитному полю, таким образом становясь слегка намагниченными. Это может быть проблемой, если постобработка требует, чтобы магнит был покрыт или покрыт. Слабое поле, которое улавливает магнит, может притягивать осколки во время процесса гальваники или покрытия, вызывая повреждение покрытия или механическое нарушение допуска.
Brдрейфует с температурой, и это одна из важных характеристик магнита. В некоторых приложениях, таких как инерционные гироскопы и лампы бегущей волны (ЛБВ), требуется постоянное поле в широком диапазоне температур. Обратимый температурный коэффициент (RTC) B r определяется как
Для удовлетворения этих требований используется температурная компенсация магниты были разработаны в конце 1970-х годов. Для обычных магнитов SmCo B r уменьшается с увеличением температуры. Наоборот, для магнитов из GdCo B r увеличивается с увеличением температуры в определенных диапазонах температур. Комбинируя в сплаве самарий и гадолиний, температурный коэффициент можно снизить почти до нуля.
SmCo 5 магниты имеют очень высокую коэрцитивную силу (коэрцитивную силу); то есть их нелегко размагнитить. Их изготавливают путем упаковки широкозернистых однодоменных магнитных порошков. Все магнитные домены выровнены по направлению легкой оси. В этом случае все доменные стенки повернуты на 180 градусов. Когда нет примесей, процесс разворота объемного магнита эквивалентен одиночным частям домена, где когерентное вращение является доминирующим механизмом. Однако из-за несовершенства изготовления в магниты могут попадать примеси, образующие зародыши. В этом случае, поскольку примеси могут иметь более низкую анизотропию или смещенные легкие оси, их направления намагниченности легче вращать, что нарушает конфигурацию 180-градусной доменной стенки. В таких материалах коэрцитивная сила контролируется зародышеобразованием. Для получения большой коэрцитивной силы контроль примесей имеет решающее значение в процессе изготовления.
Эти сплавы (обозначаемые как Sm 2Co17или SmCo Series 2:17) закалены старением с содержанием двух атомов редкоземельного самария на 13 –17 атомов переходных металлов (TM). ТМ богат кобальтом, но содержит другие элементы, такие как железо и медь. Другие элементы, такие как цирконий, гафний и т.п., могут быть добавлены в небольших количествах для достижения лучшего отклика на термообработку. По весу сплав обычно содержит 25% самария. Максимальные энергетические продукты этих сплавов составляют от 20 до 32 MGOe, что составляет около 160-260 кДж / м3. Эти сплавы имеют лучший обратимый температурный коэффициент из всех редкоземельных сплавов, обычно составляющий -0,03% / ° C. Материалы «второго поколения» также можно использовать при более высоких температурах.
В магнитах Sm 2Co17механизм коэрцитивности основан на закреплении доменных стенок. Примеси внутри магнитов препятствуют движению доменной стенки и тем самым препятствуют процессу перемагничивания. Для увеличения коэрцитивной силы в процессе изготовления намеренно добавляются примеси.
Сплавы обычно обрабатываются в немагнитном состоянии. Самарий-кобальт следует шлифовать методом мокрого шлифования (охлаждающие жидкости на водной основе) и алмазным шлифовальным кругом. Такой же процесс требуется при сверлении отверстий или других замкнутых элементов. Образовавшиеся отходы измельчения не должны полностью высыхать, поскольку самарий-кобальт имеет низкую температуру воспламенения. Небольшая искра, например, вызванная статическим электричеством, может легко начать горение. Возникающий в результате огонь может быть очень горячим, и его трудно контролировать.
Метод восстановления / плавления и метод восстановления / диффузии используются для производства самариево-кобальтовых магнитов. Будет описан метод восстановления / плавления, поскольку он используется для производства как SmCo 5, так и Sm 2Co17. Сырье плавится в индукционной печи, заполненной газообразным аргоном. Смесь выливают в изложницу и охлаждают водой, чтобы сформировать слиток. Слиток измельчается, и частицы дополнительно измельчаются для дальнейшего уменьшения размера частиц. Полученный порошок прессуют в пресс-форме желаемой формы в магнитном поле для ориентации магнитного поля частиц. Спекание применяется при температуре 1100–1250 C, после чего следует обработка раствором при 1100–1200 C и, наконец, отпуск магнита при температуре примерно 700–900 C. Затем он измельчается и дополнительно намагничивается для увеличения его магнитных свойств. Готовый продукт тестируется, проверяется и упаковывается.
Самарий может быть заменен частью других редкоземельных элементов, включая празеодим, церий и гадолиний, и кобальт частью других переходных металлов, включая железо, медь и цирконий.
Fender использовали одну из Samarium Cobalt Noiseless серии электрогитар звукоснимателей дизайнера Билла Лоуренса. в Fender Vintage Hot Rod '57 Stratocaster. Эти звукосниматели использовались в гитарах American Deluxe Series и бас-гитар с 2004 по начало 2010 года.
В середине 1980-х годов в некоторых дорогих наушниках, таких как Ross RE-278. использовали датчики Samarium Cobalt "Super Magnet".
Другие области применения включают:
