مواد مغناطیسی سخت
برای درک مواد مغناطیسی سخت، باید با برخی اصطلاحات آشنا شویم. این اصطلاحات به شرح زیر هستند:
گرانرویی: توانایی یک ماده فررومغناطیسی برای مقاومت در برابر یک میدان مغناطیسی محیطی بدون دی‌مغناطیس شدن.
پایداری (Br): این مقدار مغناطیسی که یک ماده فررومغناطیسی می‌تواند حتی پس از کاهش میدان مغناطیسی به صفر حفظ می‌کند.
نفوذپذیری: این مورد برای تعیین واکنش یک ماده به میدان مغناطیسی اعمال شده استفاده می‌شود.
مواد مغناطیسی عمدتاً (بر اساس مقدار نیروی گرانروی) به دو دامنه تقسیم می‌شوند – مواد مغناطیسی سخت و مواد مغناطیسی نرم،
حالا می‌توانیم مواد مغناطیسی سخت را تعریف کنیم. این مواد در حقیقت سخت هستند زیرا بسیار دشوار است که مغناطیس شوند. دلیل این امر این است که دیواره‌های حوزه به دلیل نقص‌ها و نقص‌های بلوری ثابت هستند.
اما اگر مغناطیس شوند، به طور دائم مغناطیس خواهند شد. به همین دلیل؛ به آنها ماده مغناطیسی دائمی نیز گفته می‌شود. آنها نیروی گرانروی بیش از ۱۰kA/m دارند و پایداری بالایی دارند. وقتی یک مغناطیس سخت برای اولین بار به یک میدان مغناطیسی خارجی مواجه می‌شود، حوزه‌ها رشد می‌کنند و برای تراز شدن با میدان اعمال شده دور می‌چرخند. پس از آن، میدان حذف می‌شود. در نتیجه، مغناطیسی شدن تا حدی معکوس می‌شود اما دیگر منحنی مغناطیسی را دنبال نمی‌کند. مقداری انرژی (Br) در مغناطیس ذخیره می‌شود و به طور دائم مغناطیس می‌شود.
حلقه هیستریسیس
مساحت کل حلقه هیستریسیس = انرژی که هنگامی که یک ماده با حجم واحد در یک چرخه عملیات مغناطیسی می‌شود، تلف می‌شود. منحنی B-H یا حلقه هیستریسیس مواد مغناطیسی سخت همیشه مساحت بزرگی دارد به دلیل نیروی گرانروی بزرگ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.
محصول BH
محصول BH در طول منحنی دی‌مغناطیسی متفاوت است. مغناطیس دائمی خوب مقدار بیشینه محصول BHmax را خواهد داشت. باید بدانیم که بعد این BH انرژی مخصوص (Jm-3) را نشان می‌دهد. بنابراین این محصول انرژی نامیده می‌شود.
ویژگی‌های مواد مغناطیسی سخت
بیشترین پایداری و گرانرویی.
مقدار محصول انرژی (BH) بزرگ خواهد بود.
شکل حلقه BH تقریباً مستطیلی است.
حلقه هیستریسیس بالا.
نفوذپذیری اولیه کوچک.
ویژگی‌های برخی از مواد مغناطیسی دائمی مهم در جدول زیر نشان داده شده است.
| مواد مغناطیسی سخت | گرانروی (Am-1) | پایداری (T) | BHmax(Jm-1) |
| آلنیکو ۵ (آلکومکس)(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 |
| استیل 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 عبارتند از:
استیل
استیل کربنی حلقه هیستریسیس بزرگی دارد. به دلیل هر نوع شوک یا لرزش، سریعاً خصوصیات مغناطیسی خود را از دست می‌دهند. اما استیل تنگستن، استیل کروم و استیل کبالت محصول انرژی بالایی دارند.
آلنیکو
این ماده از آلومینیوم، نیکل و کبالت ساخته شده است تا خصوصیات مغناطیسی آن بهبود یابد. آلنیکو ۵ مهم‌ترین ماده برای ایجاد مغناطیس دائمی است. محصول BH ۳۶,۰۰۰ Jm-3 است. این ماده در عملیات دمای بالا استفاده می‌شود.
آلیاژهای نادر:
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB و غیره.
فنیت‌های سخت یا مغناطیس‌های سرامیکی (مانند فنیت‌های باریم):
این مواد می‌توانند به صورت پودر شده و به عنوان پیوند در پلاستیک‌ها استفاده شوند. پلاستیک‌های ساخته شده با این روش مغناطیس پلاستیک نامیده می‌شوند.
مغناطیس‌های پیوندی:
این ماده در موتورهای DC, موتورهای پله‌ای و غیره استفاده می‌شود.
مغناطیس سخت نانوبلوری (آلیاژهای Nd-Fe-B):
حجم و وزن کوچک این مواد آنها را برای استفاده در دستگاه‌های پزشکی، موتورهای نازک و غیره مناسب می‌کند.
