Магнитно-твердые сплавы, из которых изготовляют постоянные магниты, носят название альни, альниси, альнико и магнико.
Альни — тройной сплав, состоящий из алюминия, никеля и железа. Установлено, что в таких тройных сплавах при содержании никеля от 20 до 32% введение алюминия увеличивает коэрцитивную силу и магнитную энергию, но снижает остаточную индукцию. Это обусловлено тем, что при скорости охлаждения. 20°С в минуту в процессе отпуска после закалки твердый раствор распадается с выделением очень малых частиц, обладающих высокой Нс. Содержание алюминия в сплаве альни, при котором получаются высокие величины Нс и магнитной энергии, колеблется в зависимости от содержания никеля в пределах 12— 15%. Из примесей, попадающих в такие сплавы, особенно вреден углерод, которые уже в количестве 0,1 % снижает величину энергии на 15—28%. Медь и кобальт — полезные легирующие вещества, однако их действие проявляется различно, в зависимости от содержания никеля. Медь при содержании Ni 23,5% увеличивает максимальную энергию на 68%. Сплав альни с содержанием 25% Ni, 14% Аl, 4% Сu, остальное железо имеет следующие магнитные характеристики: Hс = 500 э;
Разновидностью сплава альни является сплав, содержащий кремний и поэтому называемый альниси. Положительная роль кремния в этом сплаве проявляется лишь при большом содержании никеля, именно не менее 30%. При этих условиях кремний, введенный в количестве 1%, значительно увеличивает коэрцитивную силу и магнитную энергию, но несколько уменьшает остаточную индукцию. Однако при меньшем содержании никеля такое количество кремния ухудшает свойства сплава. Введение кремния позволило сильно снизить критическую скорость1 охлаждения, что имеет весьма важное практическое значение при производстве крупных магнитов весом более 300 г, для которых невозможно обеспечить высокую скорость охлаждения.
Примерный состав альниси: 33% Ni, 13—14% А1, 1% Si, остальное Fе. Его магнитные характеристики: Hс = 650 э\ — = 4000 Гс.
Существенным недостатком сплавов альни и альниси является их невысокая остаточная индукция. Значительное повышение величин . и Нс достигается присадкой кобальта, если его вводить в сплавы альни обычного состава. Однако наибольший эффект достигается тогда, когда кобальт вводится не только за счет железа, но и взамен некоторого количества никеля и алюминия. Такие сплавы получили наименование альнико. Наилучшим составом для альнико считается сплав, имеющий 17—18% Ni, 10% А1, 12% Со и 6% Сu. Этот сплав обладает следующими магнитными характеристиками: Hс = 500 э; . = 7400 Гс. Термическая обработка такого сплава состоит из закалки при температуре 1300°С и последующего отпуска в течение 2—4 час. при 750°С. Высокие магнитные свойства сплава альнико достигаются не только за счет его состава, но и в результате термической обработки.
Весьма важной разновидностью сплава альнико является сплав магнико, который отличается от альнико несколько иным составом, а главным образом иной термической обработкой, которая производится в магнитном поле. При этой обработке сплав нагревается до 1200—1300°С, затем охлаждается в магнитном поле 1000 э и выше при скорости охлаждения 10°С в секунду. Область температур охлаждения в магнитном поле выбрана в интервале от 1000 до 700°С, так как замечено, что магнитное поле наиболее эффективно в области точки Кюри и ниже ее на 150°С. Точка Кюри у магнико равна 870—900°С.
На эффективность такой термообработки с точки зрения получения сплава с высокими магнитными свойствами оказывает влияние содержание алюминия, которое должно быть 8,5—9%. При таком количестве алюминия величины Нс, . и ( )макс имеют наибольшие значения. Термообработка в магнитном поле обусловливает снижение содержания в сплаве никеля и алюминия и увеличение содержания кобальта, в результате чего оказалось возможным снизить критическую скорость охлаждения и повысить точку Кюри. Примерный состав сплава магнико ???такой: 11 — 15% Ni, 8—10% А1, 20—25% Со, остальное Fе. Магнитные характеристики для этих материалов разного состава следующие: Hс = 600÷700 э; = 12 000÷13 500 Гс.
Большим недостатком всех описанных сплавов является то, что: они не поддаются механической обработке обычными методами вследствие большой хрупкости и твердости. Эти сплавы могут обрабатываться лишь шлифовкой карборундовыми кругами.
Уменьшение магнитного потока у таких сплавов с течением времени при использовании их в качестве постоянных магнитов незначительно. Так, у сплавов альни, альнико, альниси и магнико магнитный поток уменьшается в первые полтора года работы примерно на 1,5—2,0%, а в последующие годы на 0,5—1,0% в год, т. е. магнитный поток в основном уменьшается в первое время.
При искусственном старении с помощью механических ударов и сотрясений магнитный поток сплавов уменьшается на 3,5%, а при температурных циклах по режиму 100—0—100°С — на 1 %, но свойства их стабилизируются.
В последние годы появились постоянные магниты, изготовляемые из малых удлиненных частичек железа размером 0,02—0,05 мк. Такой железный порошок получают следующим способом.
Железные стружки и различный лом растворяют в кислоте. Из образовавшейся соли восстанавливают железо. Затем из порошка прессованием отформовывают изделия с какой-либо органической связкой и спекают их при высоких температурах порядка 1100—1200°С. После спекания изделия подвергают термической обработке, т. е. отжигу при более низкой температуре.
Такие магнитные материалы состоят из малых намагниченных частиц и обладают поэтому высокой коэрцитивной силой Нс = 700 э; остаточной индукцией = 9000 Гс.