Hårde magnetiske materialer
For at forstå hårde magnetiske materialer, skal vi kende visse termer. De er følgende:
Koværsomhed: Ferromagnetisk materiale kan modstå en omgivende magnetfelt uden at blive demagnetiseret.
Retentivitet (Br): Det er mængden af magnetisme, som et ferromagnetisk materiale kan opretholde, selv når magnetfeltet nedsættes til nul.
Permeabilitet: Den bruges til at bestemme, hvordan et materiale reagerer på det anvendte magnetfelt.
Magnetiske materialer inddeles hovedsageligt (baseret på størrelsen af coercitive kraft) i to underdomæner – hårde magnetiske materialer og bløde magnetiske materialer,
Nu kan vi definere hårde magnetiske materialer. Disse materialer er virkelig hårde i den forstand, at det er meget svært at få dem magnetiseret. Årsagen er, at domænevæggene er stillestående pga. krystaldefekter og ufuldkommenheder.
Men hvis de bliver magnetiseret, vil de være permanent magnetiserede. Derfor kaldes de også permanente magnetiske materialer. De har en coercitiv kraft over 10kA/m og en høj retentivitet. Når vi udsætter et hårdt magnet for et eksternt magnetfelt for første gang, vokser domænet og roterer for at justere sig efter det anvendte felt ved saturasjonsmagnetisering. Efterfølgende fjernes feltet. Som resultat vender magnetiseringen delvist, men følger ikke længere magnetiseringens kurve. En bestemt mængde energi (Br) lagres i magneten, og den bliver permanent magnetiseret.
Hysteresis-loop
Hysteresis-loops totale areal = den energi, der dissiperes, når et materiale med enhedsvolumen magnetiseres under en cyklus af operation. B-H-kurven eller hysteresis-loop for hårde magnetiske materialer vil altid have et stort areal pga. stor coercitiv kraft, som vist på figuren nedenfor.
BH-produkt
Produktet BH varierer langs demagnetiseringskurven. Et godt permanent magnet vil have maksimal værdi af produkt BHmax. Vi skal vide, at dimensionen af dette BH implicerer energitæthed (Jm-3). Så dette kaldes energiproduktet.
Egenskaber for hårde magnetiske materialer
Største retentivitet og coercitivitet.
Værdien af energiproduktet (BH) vil være stor.
Formen af BH-loopet er næsten rektangulær.
Højt hysteresis-loop.
Lille initial permeabilitet.
Egenskaberne for nogle vigtige permanente magnetiske materialer vises i tabellen nedenfor.
| Hårde magnetiske materialer | Coercitivitet (Am-1) | Retentivitet (T) | BHmax(Jm-1) |
| Alnico 5 (Alcomax)(51Fe, 24 Co,14 Ni, 8Al, 3Cu) | 44,000 | 1.25 | 36,000 |
| Alnico 2(55Fe, 12Co, 17Ni, 10Al, 6Cu) | 44,800 | 0.7 | 13,600 |
| Kromstål(98Fe, 0.9Cr, 0.6 C, 0.4Mn) | 4,000 | 1.0 | 1,600 |
| Oxid(57Fe, 28 O, 15Co) | 72,000 | 0.2 | 4,800 |
Nogle vigtige hårde magnetiske materialer er følgende:
Stål
Kulstål har et stort hysteresis-loop. På grund af chok eller vibration, mister de hurtigt deres magnetiske egenskaber. Men tungstène-stål, kromstål og kobberstål har høj energiprodukt.
Alnico
Det er lavet af aluminium, nikkel og kobolt for at forbedre de magnetiske egenskaber. Alnico 5 er det vigtigste materiale, der bruges til at skabe permanent magnet. BH-produktet er 36000 Jm-3. Det bruges i højtemperatur-operation.
Sjældne jordlegeringer:
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB etc.
Hårde ferriter eller keramiske magneter (som bariumferriter):
Disse materialer kan pulveriseres og bruges som binder i plastik. Plastikken, der fremstilles på denne måde, kaldes plastmagnet.
Bondede magneter:
De bruges i DC-motorer, trinmotorer etc.
Nanokristalline hårde magneter (Nd-Fe-B-legeringer):
Deres lille størrelse og vægt gør, at de kan bruges i medicinsk udstyr, tynde motorer osv.
Anvendelser af hårde magnetiske materialer
Hårde magnetiske materialer har en bred vifte af anvendelser. De er følgende:
Automobil: motorer til flugter, vinduesviskere, indsprøjtningssprøjter; startermotorer; Kontrol for sæder, vinduer osv.
Telekommunikation:
