Materials magnètics durs

Per entendre els materials magnètics durs, hem de conèixer certes terminologies. Són les següents:

• Coercivitat: La capacitat d'un material ferromagnètic d'aguantar (resistir) un camp magnètic perifèric sense desmagnetitzar-se.

• Retentivitat (Br): És la quantitat de magnetisme que un material ferromagnètic pot mantenir encara després que el camp magnètic es reduïsca a zero.

• Permeabilitat: S'utilitza per determinar com reacciona un material al camp magnètic aplicat.

• Els materials magnètics es classifiquen principalment (basant-se en la magnitud de la força coerciva) en dos subdominis – materials magnètics durs i materials magnètics sofs,

Ara, podem definir materials magnètics durs. Aquests materials són realment durs en el sentit que és molt difícil magnetitzar-los. La raó és que les parets de domini són inmobils a causa de defectes cristal·lins i imperfeccions.

Però si es magnetitzen, ho faran de manera permanent. És per això que també se'ls anomena materials magnètics permanents. Tenen una força coerciva superior a 10kA/m i una alta retentivitat. Quan exposam un imant dur a un camp magnètic extern per primera vegada, el domini creix i gira per alinejar-se amb el camp aplicat a la saturació de la magnetització. Després, es treu el camp. Com a resultat, la magnetització es reverteix parcialment, però ja no segueix la corba de magnetització. Es guarda una certa quantitat d'energia (Br) a l'imant i es converteix en permanent.

Bucle d'histeresis

L'àrea total del bucle d'histeresis = l'energia dissipada quan un material d'unitat de volum es magnetitza durant un cicle d'operació. La corba B-H o bucle d'histeresis dels materials magnètics durs sempre tindrà una àrea gran degut a la gran força coerciva com es mostra a la figura inferior.

Producte BH

El producte BH varia al llarg de la corba de desmagnetització. Un bon imant permanent tindrà un valor màxim del producte BHmax. Hem de saber que la dimensió d'aquest BH implica densitat d'energia (Jm-3). Així, això es diu el producte d'energia.

Propietats dels Materials Magnètics Durs

• Retentivitat i coercivitat màximes.

• El valor del producte d'energia (BH) serà gran.

• La forma del bucle BH és gairebé rectangular.

• Alt bucle d'histeresis.

• Pequena permeabilitat inicial.

Les propietats d'alguns materials magnètics permanents importants es mostren a la taula inferior.

Alguns materials magnètics durs importants són els següents:
Acero
L'acer carboni té un gran bucle d'histeresis. Per a qualsevol xoc o vibració, perd ràpidament les seves propietats magnètiques. Però l'acer tungstènic, l'acer cromat i l'acer cobaltat tenen un alt producte d'energia.
Alnico
Està fet d'alumini, níquel i cobalt per millorar les propietats magnètiques. L'Alnico 5 és el material més important utilitzat per crear imants permanents. El producte BH és 36000 Jm-3. S'utilitza en operacions a alt temperatura.
Alloys de Terres Rares:
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB etc.
Ferrites dures o imants ceràmics (com els ferrites de bari):
Aquests materials es poden pulveritzar i utilitzar com a lligam en plàstics. Els plàstics fets amb aquest mètode es denominen imants de plàstic.
Imants connectats:
S'utilitzen en motors DC, motors pas a pas, etc.
Imants durs nanocristallins (alloys Nd-Fe-B):
El seu petit tamany i pes els fan útils en dispositius mèdics, motors fins, etc.

Aplicacions dels Materials Magnètics Durs

Els materials magnètics durs tenen una amplia gamma d'aplicacions. Són les següents:

• Automoció: motors de conducció per ventiladors, limpia-parabrisas, bombes d'injecció; motors d'arrancament; Control per a seients, finestres, etc.

• Telecomunicacions: Micròfons, Altaveus, Campanes de telèfon, etc.

• Propina