المواد المغناطيسية الصعبة
للفهم المواد المغناطيسية الصلبة، يجب أن نعرف بعض المصطلحات. وهي كالتالي:
قوة التقويض: قدرة المادة المغناطيسية القوية على مقاومة المجال المغناطيسي الخارجي دون أن تفقد خصائصها المغناطيسية.
الاحتفاظ (Br): هو مقدار المغناطيسية التي يمكن للمادة المغناطيسية القوية الحفاظ عليها حتى بعد انخفاض المجال المغناطيسي إلى الصفر.
النفاذية المغناطيسية: تستخدم لتحديد كيفية تفاعل المادة مع المجال المغناطيسي المطبق.
تُصنف المواد المغناطيسية بشكل أساسي (بناءً على حجم قوة التقويض) إلى فئتين رئيسيتين - المواد المغناطيسية الصلبة والمواد مغناطيسية لينة،
الآن، يمكننا تعريف المواد المغناطيسية الصلبة. هذه المواد صعبة حقًا من حيث أنه من الصعب جدًا تمغنستها. السبب هو أن الجدران بين المجالات ثابتة بسبب العيوب البلورية والنقص.
ولكن إذا تم تمغنستها، ستكون مغناطيسية دائمة. لهذا السبب؛ يُطلق عليها أيضًا اسم المواد المغناطيسية الدائمة. لديها قوة تقويض أكبر من 10kA/m ولديها احتفاظ عالٍ. عندما نعرض مغناطيسًا صلبًا للمجال المغناطيسي الخارجي للمرة الأولى، تنمو المجالات وتتدوير لتتماشى مع المجال المطبق عند التشبع المغناطيسي. بعد ذلك، يتم إزالة المجال. نتيجة لذلك، يتم استرجاع التمغنسة بشكل جزئي ولكنها لم تعد تتبع منحنى التمغنسة. يتم تخزين كمية معينة من الطاقة (Br) في المغناطيس ويصبح مغناطيسياً دائمًا.
حلقة الاسترداد
مساحة الحلقة الكلية = الطاقة المنبعثة عندما يتم تغنين مادة ذات حجم وحدة خلال دورة العمل. منحنى B-H أو حلقة الاسترداد من المواد المغناطيسية الصلبة سيكون دائمًا له مساحة كبيرة بسبب القوة الكبيرة للتقويض كما هو موضح في الشكل أدناه.
منتج BH
يتغير منتج BH على طول منحنى التغنين. سيكون للمغناطيس الدائم الجيد قيمة قصوى لمنتج BHmax. يجب أن نعرف أن البعد لهذا المنتج BH يعني كثافة الطاقة (Jm-3). لذلك يسمى هذا بالمنتج الطاقي.
خصائص المواد المغناطيسية الصلبة
أقصى احتفاظ وقوة تقويض.
قيمة المنتج الطاقي (BH) ستكون كبيرة.
شكل حلقة BH تقريبًا مستطيل.
حلقة استرداد عالية.
نفاذية أولية صغيرة.
تظهر خصائص بعض المواد المغناطيسية الدائمة الهامة في الجدول أدناه.
| المواد المغناطيسية الصلبة | قوة التقويض (Am-1) | الاحتفاظ (T) | BHmax(Jm-1) |
| ألنيكو 5 (ألكوماكس)(51Fe, 24 Co,14 Ni, 8Al, 3Cu) | 44,000 | 1.25 | 36,000 |
| ألنيكو 2(55Fe, 12Co, 17Ni, 10Al, 6Cu) | 44,800 | 0.7 | 13,600 |
| الصلب الكرومي(98Fe, 0.9Cr, 0.6 C, 0.4Mn) | 4,000 | 1.0 | 1,600 |
| الأكسيد(57Fe, 28 O, 15Co) | 72,000 | 0.2 | 4,800 |
بعض المواد المغناطيسية الصلبة الهامة هي كالتالي:
الصلب
لدى الصلب الكربوني حلقة استرداد كبيرة. بسبب أي صدمة أو اهتزاز، يفقدون خصائصهم المغناطيسية بسرعة. ولكن الصلب التنغيستي والكرومي والكوباليتي لديهم منتج طاقة عالٍ.
ألنيكو
يصنع من الألومنيوم والنيكل والكوبالت لتعزيز الخصائص المغناطيسية. ألنيكو 5 هو المادة الأكثر أهمية المستخدمة لإنشاء المغناطيس الدائم. منتج BH هو 36000 Jm-3. يستخدم في العمليات بدرجات حرارة عالية.
سبائك الأرض النادرة:
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB وما إلى ذلك.
الفيريتات الصلبة أو المغناطيسات السيراميكية (مثل الفيريتات الباريوم):
يمكن طحن هذه المواد واستخدامها كمادة رابطة في البلاستيك. البلاستيك الذي يتم صنعه بهذه الطريقة يُسمى مغناطيس بلاستيكي.
المغناطيس المرتبطة:
يُستخدم في محركات التيار المستمر، محركات الخطوات وما إلى ذلك.
المغناطيس الصلب النانوكريستالي (سبائك Nd-Fe-B):
حجم هذه المواد وزنها الصغير يجعلها تُستخدم في الأجهزة الطبية، المحركات الرقيقة وما إلى ذلك.
تطبيقات المواد المغناطيسية الصلبة
المواد المغناطيسية الصلبة لها نطاق واسع من التطبيقات. وهي كالتالي:
السيارات: محركات الأقراص للمراوح والماسحات الأمامية وأدوات الحقن؛ محركات الإطلاق؛ التحكم في المقاعد والأبواب الزجاجية وما إلى ذلك.
الاتصالات: الميكروفونات، السماعات، أجراس الهاتف وغيرها.
