Вікалой
Вікало́й (англ. Vicalloy) — це сімейство кобальт-залізо-ванадієвих попередньо оброблених механічним деформуванням феромагнітних сплавів, які мають високу коерцитивну силу і використовуються для виготовлення постійних магнітів, датчиків магнітного поля та інших магнітних компонентів.
Вікалой належить до прецизійних сплавів магніто-твердих, маркування за ГОСТ 10994-74: 52К10Ф[1]. Цей стандарт також передбачає схожі за властивостями марки: 52К11Ф, 52К12Ф і 52К13Ф
Сплав складається з 52 % кобальту, 10 % ванадію, незначних кількостей таких елементів, як вуглець (до 0,12 %), манган (до 0,5 %), кремній (до 0,5 %) і решта (~37 %) — залізо[2][3][1]. В літературі сплав з таким складом ще називають Vicalloy I[4]. Сплав Vicalloy II містить 14 % ванадію за рахунок зменшення вмісту заліза[5].
Сплави вікалой є пластично деформованими. До термічної обробки вікалой за пластичністю як у міді, а після обробки — близький до сталі.
Залежно від вмісту ванадію і температури відпуску може бути отримане потрібне співвідношення коерцитивної сили і залишкової індукції в межах (4,8…32)•103 А/м і 1,2…0,65 Тл, які обумовлюють відповідний магнітний гістерезис при зміні напряму зовнішнього магнітного поля.
Ці сплави набувають магнітно-твердих властивостей зазвичай після холодного деформування на 70-90 % (вальцювання, волочіння) з наступним відпуском. Через це сплави є анізотропними[1].
Максимальна магнітна енергія (BH)max=8 кДж/м3 (1 МГcЕ) у вихідному стані та досягає 28 кДж/м3 (3,5 МГcЕ) після відповідного холодного деформування[6].
Сплав використовується для виготовлення постійних малогабаритних магнітів. Сплави марок 52К10Ф, 52К11Ф знайшли застосування для активної частини гістерезисних двигунів.
Дріт з вікалою спочатку відпалюється а потім зміцнюється за допомогою низки методів поверхневого холодного деформування з подальшим старінням. Це робить магнітну коерцитивну силу зовнішнього шару значно вищою ніж у внутрішнього осердя. Висока коерцитивність оболонки дозволяє зберігати напрям намагнічення від зовнішнього магнітного поля, навіть коли початкове джерело поля відсутнє. На дроті спостерігатиметься великий магнітний гістерезис: якщо до дроту піднести магніт, зовнішня оболонка з високою коерцитивною силою утримує напрям магнітного поля магнітно-м'якшого внутрішнього осердя. Але якщо магнітне поле перевищить заданий поріг, весь дріт як зовнішня оболонка, так і внутрішнє осердя швидко змінюють полярність намагнічування. Це перемикання (ефект Віганда[en], відкритий Джоном Вігандом у 1972 році)[7] відбувається за декілька мікросекунд і спричиняє скачкоподібну короткочасну появу електричного струму.
Така поведінка з вікалою у магнітному полі дозволяє використовувати його в електромеханічних пристроях і у першу чергу в різного призначення безконтактних датчиках (датчик Віганда[en]), що реагують на зміну магнітного поля. Перевагою таких датчиків є висока чутливість, відсутність потреби у напрузі живлення датчика та робочий діапазон температур від -70 °C до +200 °C, що обумовило їх широке використання. Чутливі елементи Віганда застосовуються у витратомірах, датчиках швидкості, кута повороту і положення. Крім того, одне з найпоширеніших застосувань цього елемента — системи зчитування ідентифікаційних карт.
- ↑ а б в ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные. Марки
- ↑ Committee On Magnetic Materials, National Research Council (U.S.) (1985). Magnetic Materials: Report.
- ↑ CarTech Vicalloy I Alloy. Carpenter Technology. Процитовано 6 вересня 2018.
- ↑ VICALLOY I: Magnetic Alloy // Alloy Digest (1965) 14 (2): Co-42 https://doi.org/10.31399/asm.ad.co0042
- ↑ James P. Cusick, G. Bambakidis, and Lawrence C. Becker Amorphous Magnetism in F.C.C. Vicalloy II // Hooper, H.O., de Graaf, A.M. (eds) Amorphous Magnetism. Springer, Boston, MA. — P. 291—298 https://doi.org/10.1007/978-1-4613-4568-8_30
- ↑ Nesbitt (1946). Vicalloy - A Workable Alloy for Permanent Magnets. Metals Technology (Технічний звіт). American Institute of Mining and Metallurgical Engineers.
- ↑ Der Wiegand-Effekt und seine Anwendung. okn-software.de. 24 червня 2016. Архів оригіналу за 31 січня 2022. Процитовано 11 серпня 2024.
- Alex Goldman Handbook of Modern Ferromagnetic Materials [Архівовано 14 грудня 2018 у Wayback Machine.], Kluwer Academic publishers, 2nd ed, 2002 pages 95-97 (англ.)
- Joffe, I. Magnetic hardening and anomalous behaviour of Vicalloy. J Mater Sci 9, 315—322 (1974). https://doi.org/10.1007/BF00550957