Materiały magnetyczne twarde
Aby zrozumieć twarde materiały magnetyczne, musimy poznać pewne terminy. Oto one:
Koercywność: Możliwość ferromagnetycznego materiału w utrzymywaniu (odporze) zewnętrznego pola magnetycznego bez demagnetyzacji.
Retencyjność (Br): To ilość magnetyzmu, jaką ferromagnetyczny materiał może utrzymać nawet po zmniejszeniu pola magnetycznego do zera.
Przenikalność magnetyczna: Służy do określenia reakcji materiału na przyłożone pole magnetyczne.
Materiały magnetyczne są głównie klasyfikowane (w zależności od wielkości siły koercytywnej) na dwa poddziały – twarde materiały magnetyczne i miękkie materiały magnetyczne,
Teraz możemy zdefiniować twarde materiały magnetyczne. Te materiały są naprawdę twarde w tym sensie, że jest bardzo trudno je namagnesować. Powodem jest to, że ścianki domen są nieruchome z powodu defektów kryształowych i niedoskonałości.
Ale jeśli zostaną namagnesowane, będą namagnesowane na stałe. Dlatego też nazywane są materiałami magnetycznymi permanentnymi. Mają siłę koercytywną większą niż 10kA/m i wysoką retencyjność. Gdy po raz pierwszy wystawimy twardy magnes na zewnętrzne pole magnetyczne, domeny rosną i obracają się, aby ułożyć się zgodnie z przyłożonym polem do nasycenia magnetyzacji. Po usunięciu pola magnetyzacja jest częściowo cofnięta, ale nie śledzi już krzywej magnetyzacji. Pewna ilość energii (Br) jest przechowywana w magnesie i staje się on permanentnie namagnesowany.
Pętla histerezy
Całkowita powierzchnia pętli histerezy = energia, która jest rozprasza, gdy materiał o jednostkowej objętości jest namagnesowywany podczas cyklu pracy. Krzywa B-H lub pętla histerezy twardych materiałów magnetycznych będzie zawsze miała dużą powierzchnię ze względu na dużą siłę koercytywną, jak pokazano na rysunku poniżej.
Iloczyn BH
Iloczyn BH zmienia się wzdłuż krzywej demagnetyzacji. Dobry magnes permanentny będzie miał maksymalną wartość iloczynu BHmax. Musimy wiedzieć, że wymiar tego BH oznacza gęstość energii (Jm-3). Stąd nazywany jest iloczynem energetycznym.
Właściwości twardych materiałów magnetycznych
Największa retencyjność i koercywność.
Wartość iloczynu energetycznego (BH) będzie duża.
Kształt pętli BH jest prawie prostokątny.
Wysoka pętla histerezy.
Mała początkowa przenikalność magnetyczna.
Właściwości niektórych ważnych materiałów magnetycznych permanentnych przedstawiono w poniższej tabeli.
| Twarde materiały magnetyczne | Koercywność (Am-1) | Retencyjność (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 |
| Stal chromowa(98Fe, 0.9Cr, 0.6 C, 0.4Mn) | 4,000 | 1.0 | 1,600 |
| Oksyd(57Fe, 28 O, 15Co) | 72,000 | 0.2 | 4,800 |
Niektóre ważne twarde materiały magnetyczne to:
Stal
Stal węglowa ma dużą pętlę histerezy. W wyniku szoku lub drgań szybko tracą swoje właściwości magnetyczne. Jednak stal wolframowa, stal chromowa i stal kobaltowa mają wysoki iloczyn energetyczny.
Alnico
Składany jest z aluminium, niklu i kobaltu, aby poprawić właściwości magnetyczne. Alnico 5 to najważniejszy materiał używany do tworzenia magnesów permanentnych. Iloczyn BH wynosi 36000 Jm-3. Używany jest w operacjach przy wysokich temperaturach.
Stopki rzadkiej ziemi:
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB itp.
Twarde ferrity lub magnesy ceramiczne (np. Ferrity barowe):
Te materiały mogą być mielone i używane jako wiążące w plastikach. Plastiki wykonane tą metodą nazywane są plastikowymi magnesami.
Związane magnesy:
Używane są w silnikach DC, silnikach krokowych itp.
Nanokrystaliczne twarde magnesy (stopy Nd-Fe-B):
Małe rozmiary i masa tych materiałów sprawiają, że są używane w urządzeniach medycznych, cienkich silnikach itp.
Zastosowania twardych materiałów magnetycznych
Twarde materiały magnetyczne mają szeroki zakres zastosowań. Są one następujące:
Motoryzacja: napędzanie wentylatorów, wycieraczek, pomp wtryskowych; silniki startowe; sterowanie siedzeniami, oknami itp.
