Твърди магнитни материали
За да разберем твърдите магнитни материали, трябва да познаем определени термини. Те са следните:
Коерцитивност: Способността на феромагнитен материал да устои (съпротивлява се) на периферно магнитно поле без да се демагнетизира.
Ретентивност (Br): Това е количеството магнетизъм, което феромагнитният материал може да поддържа дори и след като магнитното поле е намалено до нула.
Пермеабилност: Използва се за определяне как материал реагира на приложено магнитно поле.
Магнитните материали са основно класифицирани (въз основа на големината на коерцитивната сила) в две подобласти – твърди магнитни материали и меки магнитни материали,
Сега можем да дефинираме твърдите магнитни материали. Тези материали са наистина твърди, защото е много трудно да бъдат намагнетени. Причината е, че домейнните стени са неподвижни поради кристални дефекти и несъвършенства.
Но ако се намагнетят, те ще бъдат постоянно намагнетени. Поради това, те се наричат и постоянни магнитни материали. Те имат коерцитивна сила по-голяма от 10кА/м и висока ретентивност. Когато изложим твърд магнит на външно магнитно поле за първи път, домейните растат и се завъртат, за да се подредят с приложеното поле при насищане на намагнетяването. След това, полето се премахва. В резултат, намагнетяването е малко възвръщено, но вече не следва кривата на намагнетяване. Определено количество енергия (Br) е съхранена в магнита и той става постоянно намагнетен.
Петлевидна крива на хистерезис
Общата площ на петлевидната крива на хистерезис = енергията, която се разсейва, когато материал с единично обем е намагнетен през цикъл на работа. B-H кривата или петлевидна крива на хистерезис на твърдите магнитни материали винаги ще има голяма площ поради голямата коерцитивна сила, както е показано на фигурата по-долу.
Произведение BH
Произведението BH варира във връзка с кривата на демагнетизиране. Добрият постоянен магнит ще има максимална стойност на произведението BHmax. Трябва да знаем, че размерността на това BH означава енергийна плътност (Джм-3). Затова това се нарича енергийно произведение.
Свойства на твърдите магнитни материали
Максимална ретентивност и коерцитивност.
Стойността на енергийното произведение (BH) ще бъде голяма.
Формата на кривата BH е почти правоъгълна.
Висока петлевидна крива на хистерезис.
Малка начална пермеабилност.
Свойствата на някои важни постоянни магнитни материали са показани в таблицата по-долу.
| Твърди магнитни материали | Коерцитивност (Ам-1) | Ретентивност (Т) | BHmax(Джм-1) |
| Алнико 5 (Алкомакс)(51Fe, 24 Co,14 Ni, 8Al, 3Cu) | 44,000 | 1.25 | 36,000 |
| Алнико 2(55Fe, 12Co, 17Ni, 10Al, 6Cu) | 44,800 | 0.7 | 13,600 |
| Хром стомана(98Fe, 0.9Cr, 0.6 C, 0.4Mn) | 4,000 | 1.0 | 1,600 |
| Оксид(57Fe, 28 O, 15Co) | 72,000 | 0.2 | 4,800 |
Някои важни твърди магнитни материали са следните:
Стомана
Углеродната стомана има голяма петлевидна крива на хистерезис. При всякакъв шок или вибрация, те бързо губят своите магнитни свойства. Но волфрамовата стомана, хромовата стомана и кобалтовата стомана имат високо енергийно произведение.
Алнико
Той е направен от алуминий, никел и кобалт, за да подобри магнитните свойства. Алнико 5 е най-важният материал, използван за създаване на постоянен магнит. Произведението BH е 36000 Джм-3. Използва се при операции при висока температура.
Разредени сплави:
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB и др.
Твърди ферити или керамични магнити (като Бариеви ферити):
Тези материали могат да бъдат смилани и използвани като връзка в пластмаси. Пластмасите, направени по този метод, се наричат пластмасови магнити.
Залепени магнити:
Използва се в DC мотори, Стъпкови мотори и др.
Нанокристални твърди магнити (Nd-Fe-B сплави):
Малкият размер и тегло на тези материали ги правят подходящи за използване в медицински устройства, тънки мотори и др.
Приложения на твърдите магнитни материали
