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.

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