Tvrdi magnetni materijali
Za razumijevanje tvrdih magnetskih materijala, moramo znati određene pojmove. Oni su sljedeći:
Koercitivnost: Sposobnost feromagnetskog materijala održavati (otporiti) vanjskoj magnetskom polju bez demagnetizacije.
Ostalost (Br): To je količina magnetizma koju feromagnetski materijal može održavati čak i nakon što se magnetsko polje smanji na nulu.
Prozirnost: Koristi se za određivanje kako materijal reagira na primijenjeno magnetsko polje.
Magnetski materijali uglavnom su klasificirani (na temelju veličine koercitivne sile) u dvije poddomene – tvrdi magnetski materijali i meki magnetski materijali,
Sada možemo definirati tvrdi magnetski materijali. Ovi materijali su stvarno tvrdi po tome što je vrlo teško ih magnetizirati. Razlog je taj što su granice domena nepokretne zbog kristalnih defekata i nedostataka.
Ali ako se magnetiziraju, to će biti trajno. Zbog toga se također nazivaju trajni magnetski materijali. Imaju koercitivnu silu veću od 10kA/m i visoku ostalost. Kada izložimo tvrdi magnet vanjskom magnetskom polju prvi put, domene rastu i okreću se kako bi se poravnale s primijenjenim poljem na nasycenju. Nakon toga, polje se uklanja. Kao rezultat, magnetizam se nekoliko vraća, ali više ne slijedi krivulju magnetizacije. Određena količina energije (Br) pohranjena je u magnetu i postaje trajno magnetiziran.
Histeresni ciklus
Ukupna površina histeresnog ciklusa = energija koja se iscrpljuje kada se materijal jedinice volumena magnetizira tijekom ciklusa rada. B-H krivulja ili histeresni ciklus tvrdih magnetskih materijala uvijek će imati veliku površinu zbog velike koercitivne sile, kao što je prikazano na slici ispod.
Produkt BH
Produkt BH varira duž krivulje demagnetizacije. Dobri trajni magneti će imati maksimalnu vrijednost produkta BHmax. Moramo znati da dimenzija ovog BH implicira gustoću energije (Jm-3). Stoga se to zove produkt energije.
Svojstva tvrdih magnetskih materijala
Najveća ostalost i koercitivnost.
Vrijednost produkta energije (BH) bit će velika.
Oblik BH krivulje je gotovo pravokutan.
Visok histeresni ciklus.
Mala inicijalna prozirnost.
Svojstva nekih važnih trajnih magnetskih materijala prikazana su u tablici ispod.
| Tvrdi magnetski materijali | Koercitivnost (Am-1) | Ostalost (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 |
| Hromova čelika(98Fe, 0.9Cr, 0.6 C, 0.4Mn) | 4,000 | 1.0 | 1,600 |
| Oksid(57Fe, 28 O, 15Co) | 72,000 | 0.2 | 4,800 |
Neki važni tvrdi magnetski materijali su sljedeći:
Čelik
Ugljični čelik ima veliki histeresni ciklus. Zbog bilo kakvog udara ili vibracije, brzo gube svoja magnetska svojstva. Međutim, tungsten čelik, hrom čelik i kobalt čelik imaju visok produkt energije.
Alnico
Izrađen je od aluminija, nikla i kobalta kako bi se poboljšala magnetska svojstva. Alnico 5 je najvažniji materijal koji se koristi za stvaranje trajnih magneta. Produkt BH je 36000 Jm-3. Koristi se u radu na visokoj temperaturi.
Rijetki leguri:
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB itd.
Tvrdi ferriti ili keramički magneti (poput barijumskih ferrita):
Ovi materijali mogu biti prerađeni u prah i koristiti se kao vezivo u plastikama. Plastike izrađene ovim metodom zovu se plastični magneti.
Spojeni magneti:
Koriste se u DC motorima, koraknim motorima itd.
Nanokristalni tvrdi magnet (Nd-Fe-B Leguri):
Mala veličina i težina ovih materijala omogućuju njihovu upotrebu u medicinskim uređajima, tankim motorima itd.
Primjene tvrdih magnetskih materijala
Tvrdi magnetski materijali imaju širok spektar primjena. One su sljedeće:
