Технические науки/1. Металлургия

К.т.н. Егоров И.Н., к.т.н. Егоров Н.Я., Черный А.И.

Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Россия

Особенности взвешенного слоя ферромагнитных частиц в переменном неоднородном и постоянном магнитных полях

В порошковой металлургии особую актуальность приобретают работы по созданию технологий обеспечивающих возможность управления реологическим состоянием порошков ферромагнитных материалов с целью повышения их эксплуатационных характеристик. Одним из путей изменения реологических состояний магнитных дисперсных сред является перевод дисперсной среды в магнитоожиженное состояние в переменном неоднородном и постоянном магнитном полях, силовые линии которых взаимно перпендикулярны. Дисперсность, концентрация дисперсной фазы в жидкой или газовой средах, контактные взаимодействия частиц и образование структурных элементов влияют на реологическое состояние дисперсной среды в магнитоожиженном состоянии.

Порошки ферромагнитных материалов из-за повышенного взаимодействия частиц склонны к агрегированию. Образование агрегатов осуществляется тем легче, чем меньше размеры частиц и больше их магнитный момент. Управлять реологическим состоянием дисперсной среды в магнитоожиженном состоянии можно изменением параметров электромагнитного воздействия и топологии поля.

Разрушение агрегатов в магнитоожиженном слое происходит в результате соударения частиц при их поступательном движении, воздействия на агрегаты сил со стороны неоднородного магнитного поля, как внешнего, так и локального внутреннего поля. Для исследования динамики разрушения агрегатов от параметров магнитных полей использовали фотометрический способ [1, 2]. Оптическая плотность магнитоожиженного слоя измерялась с помощью спектрофотометра СФ-26 и определялась по формуле:

,

где – i₀, i – сила фототока в регистрирующем приборе при прохождении света через датчик без порошка и в присутствии дисперсной среды в магнитоожженном состоянии, соответственно.

D

Рис. 1. Зависимость оптической плотности магнитоожиженного слоя порошка феррита стронция массой 20 мг (фракция меньше 50 мкм) от градиента индукции неоднородного переменного магнитного поля и индукции постоянного магнитного поля

D

Рис. 2. Зависимость оптической плотности магнитоожиженного слоя порошка феррита стронция массой 20 мг (фракция 200÷400 мкм) от градиента индукции неоднородного переменного магнитного поля и индукции постоянного магнитного поля

Из приведенных на рис. 1 и 2 экспериментальных результатов видно, что с ростом градиента индукции () переменного магнитного поля при неизменном значении индукции постоянного магнитного (B_C) поля наблюдается рост оптической плотности, что объясняется увеличением числа агрегатов за счет их разрушения. Увеличение B_С и одновременное снижение приводит к уменьшению оптической плотности, что соответствует интенсификации процесса образования агрегатов, которые имеют вид цепочек. При неизменной массе порошка в магнитоожиженном слое максимальное значение оптической плотности соответствует наименьшему среднему размеру агрегатов [3]. Для фракции порошка меньше 50 мкм максимальное значение оптической плотности, следовательно, наименьший размер агрегатов реализуется в полях, соответствующих параметрам электромагнитного воздействия - B_C = 1,7 мТл, = 90 – 125 мТл/м (рис. 1), для фракции 200÷400 мкм - B_C = 1,0 мТл, = 125 – 150 мТл/м (рис. 2).

Из приведенных результатов следует, что подбором режимов электромагнитного воздействия можно добиться практически монодисперсной фазы магнитовибрирующего слоя с размером агрегатов, близким к средним размерам частиц.

Литература:

1. Райченко А. П. Введение в фотометрию металлических порошков / А.П. Райченко.- Киев: Наук. думка, 1973.- 174 с.

2. Плахтиенко А. В. Разработка и исследование фотоэлектродинамического метода измерения удельной поверхности порошковых материалов: автореф. дис. … канд. техн. наук.- Л.: ЛТИ, 1975.- 19 с.

3. Вернигоров Ю.М. Особенности флокуляции полидисперсных порошков магнитотвердых материалов / Ю.М. Вернигоров, И.Н. Егоров, С.И. Егорова // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.- 2006, № 2.- С. 64-68.