Materiali Magnetici Duri

Per comprendere i materiali magnetici duri, dobbiamo conoscere alcuni termini. Essi sono i seguenti:

• Coercività: La capacità di un materiale ferromagnetico di resistere a un campo magnetico esterno senza demagnetizzarsi.

• Retentività (Br): È l'ammontare di magnetismo che un materiale ferromagnetico può mantenere anche quando il campo magnetico è ridotto a zero.

• Permeabilità: Viene utilizzata per determinare come un materiale reagisce al campo magnetico applicato.

• I materiali magnetici sono principalmente classificati (in base alla magnitudine della forza coercitiva) in due sottodomini – materiali magnetici duri e materiali magnetici morbidi,

Ora, possiamo definire i materiali magnetici duri. Questi materiali sono veramente duri nel senso che è molto difficile magnetizzarli. Il motivo è che le pareti dei domini sono immobili a causa di difetti e imperfezioni cristalline.

Ma se vengono magnetizzati, lo saranno in modo permanente. Per questo motivo, vengono anche chiamati materiali magnetici permanenti. Hanno una forza coercitiva superiore a 10kA/m e una alta retentività. Quando esponiamo un magnete duro a un campo magnetico esterno per la prima volta, i domini si espandono e ruotano allineandosi con il campo applicato alla saturazione della magnetizzazione. Dopo ciò, il campo viene rimosso. Di conseguenza, la magnetizzazione si inverte leggermente, ma non segue più la curva di magnetizzazione. Una certa quantità di energia (Br) viene immagazzinata nel magnete e diventa permanentemente magnetizzato.

Ciclo di isteresi

L'area totale del ciclo di isteresi = l'energia dissipata quando un materiale di volume unitario viene magnetizzato durante un ciclo di operazione. La curva B-H o ciclo di isteresi dei materiali magnetici duri avrà sempre un'area grande a causa della forza coercitiva elevata, come mostrato nella figura sottostante.

Prodotto BH

Il prodotto BH varia lungo la curva di demagnetizzazione. Un buon magnete permanente avrà un valore massimo del prodotto BHmax. Dobbiamo sapere che la dimensione di questo BH implica densità di energia (Jm-3). Quindi, questo è chiamato prodotto di energia.

Proprietà dei materiali magnetici duri

• Massima retentività e coercività.

• Valore elevato del prodotto di energia (BH).

• La forma del ciclo BH è quasi rettangolare.

• Alto ciclo di isteresi.

• Piccola permeabilità iniziale.

Le proprietà di alcuni importanti materiali magnetici permanenti sono mostrate nella tabella sottostante.

Alcuni importanti materiali magnetici duri sono i seguenti:
Acciaio
L'acciaio al carbonio ha un ampio ciclo di isteresi. A causa di urti o vibrazioni, perdono rapidamente le loro proprietà magnetiche. Tuttavia, l'acciaio tungsteno, l'acciaio cromo e l'acciaio cobalto hanno un elevato prodotto di energia.
Alnico
È composto da alluminio, nichel e cobalto per migliorare le proprietà magnetiche. L'Alnico 5 è il materiale più importante utilizzato per creare magneti permanenti. Il prodotto BH è 36000 Jm-3. Viene utilizzato in operazioni ad alta temperatura.
Leghe di terra rare:
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB ecc.
Ferriti dure o magneti ceramici (come i ferriti di bario):
Questi materiali possono essere polverizzati e usati come leganti nelle plastiche. Le plastiche realizzate con questo metodo sono chiamate magneti di plastica.
Magneti legati:
Vengono utilizzati nei motori a corrente continua, motori passo-passo ecc.
Magneti duri nanocristallini (leghe Nd-Fe-B):
La piccola dimensione e il peso di questi materiali li rendono utili in dispositivi medici, motori sottili ecc.

Applicazioni dei materiali magnetici duri

I materiali magnetici duri hanno un'ampia gamma di applicazioni. Esse sono le seguenti:

• Automotive: motori per ventilatori, tergicristalli, pompe di iniezione; motori di avviamento; Controlli per sedili, finestrini ecc.

• Telecomunicazioni: Microfoni, Altoparlanti, Suonerie telefoniche ecc.

• Elaborazione dati: Stampanti, Motori passo-passo, Unità a disco e attuatori.

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