مادههای مغناطیسی سخت
برای درک مواد مغناطیسی سخت، باید با برخی اصطلاحات آشنا باشیم. این اصطلاحات به شرح زیر هستند:
ضراوَت کُرِسیویتی: توانایی یک ماده فرومغناطیسی برای مقاومت در برابر یک میدان مغناطیسی محیطی بدون دیمغناطیسشدن.
پابرجایی (Br): این مقدار مغناطیسی است که یک ماده فرومغناطیسی حتی پس از کاهش میدان مغناطیسی به صفر نیز حفظ میکند.
نفوذپذیری: برای تعیین واکنش یک ماده به میدان مغناطیسی اعمال شده استفاده میشود.
مواد مغناطیسی عمدتاً (بر اساس اندازه نیروی کورسیویتی) به دو دامنه زیر تقسیم میشوند – مواد مغناطیسی سخت و مواد مغناطیسی نرم،
حالا میتوانیم مواد مغناطیسی سخت را تعریف کنیم. این مواد واقعاً سخت هستند به این معنی که مغناطیسشدن آنها بسیار دشوار است. دلیل این امر این است که دیوارههای دامنه به دلیل نقصهای بلوری و ناقص بودن ثابت هستند.
اما اگر مغناطیس شوند، به طور دائم مغناطیس خواهند شد. بنابراین، به آنها ماده مغناطیسی دائمی نیز گفته میشود. آنها نیروی کورسیویتی بزرگتر از ۱۰kA/m دارند و پابرجایی بالایی دارند. وقتی یک مغناطیس سخت برای اولین بار به یک میدان مغناطیسی خارجی مواجه میشود، دامنه رشد میکند و برای تراز شدن با میدان اعمال شده در مغناطیسی شدن اشباع میچرخد. سپس میدان حذف میشود. در نتیجه، مغناطیسی شدن تا حدی برگشت مییابد اما دیگر منحنی مغناطیسی را دنبال نمیکند. مقداری از انرژی (Br) در مغناطیس ذخیره میشود و به طور دائم مغناطیس میشود.
حلقه هیستریسیس
مساحت کل حلقه هیستریسیس = انرژی که در یک دور عملیاتی هنگام مغناطیس شدن یک ماده با حجم واحد مصرف میشود. منحنی B-H یا حلقه هیستریسیس مواد مغناطیسی سخت همیشه مساحت بزرگی دارد به دلیل نیروی کورسیویتی بزرگ، مانند شکل زیر.
محصول BH
محصول BH در طول منحنی دیمغناطیسشدن متغیر است. مغناطیس دائمی خوب مقدار بیشینه محصول BHmax را خواهد داشت. باید بدانیم که ابعاد این BH به معنای چگالی انرژی (Jm-3) است. بنابراین این را محصول انرژی مینامند.
ویژگیهای مواد مغناطیسی سخت
پابرجایی و ضراوَت کُرِسیویتی بیشینه.
مقدار محصول انرژی (BH) بزرگ خواهد بود.
شکل حلقه BH تقریباً مستطیل است.
حلقه هیستریسیس بالا.
نفوذپذیری اولیه کم.
ویژگیهای برخی مواد مغناطیسی دائمی مهم در جدول زیر نشان داده شده است.
| مواد مغناطیسی سخت | ضراوَت کُرِسیویتی (Am-1) | پابرجایی (T) | BHmax(Jm-1) |
| آلنیکو ۵ (آلکوماکس)(۵۱Fe, ۲۴ Co, ۱۴ Ni, ۸Al, ۳Cu) | ۴۴,۰۰۰ | ۱.۲۵ | ۳۶,۰۰۰ |
| آلنیکو ۲(۵۵Fe, ۱۲Co, ۱۷Ni, ۱۰Al, ۶Cu) | ۴۴,۸۰۰ | ۰.۷ | ۱۳,۶۰۰ |
| فولاد کروم(۹۸Fe, ۰.۹Cr, ۰.۶ C, ۰.۴Mn) | ۴,۰۰۰ | ۱.۰ | ۱,۶۰۰ |
| اکسید(۵۷Fe, ۲۸ O, ۱۵Co) | ۷۲,۰۰۰ | ۰.۲ | ۴,۸۰۰ |
برخی از مواد مغناطیسی سخت مهم به شرح زیر هستند:
فولاد
فولاد کربنی حلقه هیستریسیس بزرگی دارد. به دلیل هر نوع شوک یا ارتعاش، آنها به سرعت خصوصیات مغناطیسی خود را از دست میدهند. اما فولاد تنگستن، فولاد کروم و فولاد کبالت محصول انرژی بالایی دارند.
آلنیکو
این ماده از آلومینیوم، نیکل و کبالت ساخته شده تا خصوصیات مغناطیسی آن بهبود یابد. آلنیکو ۵ مهمترین ماده است که برای ساخت مغناطیس دائمی استفاده میشود. محصول BH آن ۳۶۰۰۰ Jm-3 است. این ماده در عملیات دما بالا استفاده میشود.
آلیاژهای نادر:
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB و غیره.
فِریتهای سخت یا مغناطیسهای سرامیک (مانند فِریتهای باریم):
این مواد میتوانند به صورت پودر شده و به عنوان پیوند در پلاستیکها استفاده شوند. پلاستیکهای ساخته شده با این روش پلاستیک مغناطیس نامیده میشوند.
مغناطیسهای پیوندی:
این مغناطیسها در موتورهای DC, موتورهای پلهای و غیره استفاده میشوند.
مغناطیس سخت نانوبلوری (آلیاژهای Nd-Fe-B):
حجم و وزن کوچک این مواد آنها را برای استفاده در دستگاههای پزشکی، موتورهای لاغر و غیره مناسب میکند.
کاربردهای مواد مغناطیسی سخت
