Твердые магнитные материалы
Для понимания твердых магнитных материалов, нам необходимо знать определенные термины. Они следующие:
Коэрцитивная сила: способность ферромагнитного материала сопротивляться внешнему магнитному полю без демагнитизации.
Остаточная индукция (Br): это количество магнетизма, которое ферромагнитный материал может сохранять даже после того, как магнитное поле уменьшено до нуля.
Магнитная проницаемость: используется для определения того, как материал реагирует на приложенное магнитное поле.
Магнитные материалы в основном классифицируются (на основе величины коэрцитивной силы) на два подкласса – твердые магнитные материалы и мягкие магнитные материалы,
Теперь мы можем определить твердые магнитные материалы. Эти материалы действительно твердые, так как их очень трудно намагнитить. Причина в том, что границы доменов неподвижны из-за кристаллических дефектов и несовершенств.
Но если они намагниченны, то будут намагниченны постоянно. Поэтому их также называют постоянными магнитными материалами. У них коэрцитивная сила больше 10 кА/м, и у них высокая остаточная индукция. Когда твердый магнит впервые подвергается воздействию внешнего магнитного поля, домены растут и поворачиваются, выравниваясь с приложенным полем до насыщения. После этого поле удаляется. В результате намагниченность частично восстанавливается, но уже не следует кривой намагничивания. Некоторое количество энергии (Br) хранится в магните, и он становится постоянно намагниченным.
Петля гистерезиса
Общая площадь петли гистерезиса = энергия, рассеиваемая при намагничивании единицы объема материала за один цикл работы. Кривая B-H или петля гистерезиса твердых магнитных материалов всегда имеет большую площадь из-за большой коэрцитивной силы, как показано на рисунке ниже.
Произведение BH
Произведение BH изменяется вдоль кривой размагничивания. Хороший постоянный магнит будет иметь максимальное значение произведения BHmax. Нам нужно знать, что размерность этого BH обозначает плотность энергии (Дж/м3). Поэтому это называется энергетическим произведением.
Свойства твердых магнитных материалов
Максимальная остаточная индукция и коэрцитивная сила.
Значение энергетического произведения (BH) будет большим.
Форма кривой BH близка к прямоугольной.
Высокая петля гистерезиса.
Небольшая начальная магнитная проницаемость.
Свойства некоторых важных постоянных магнитных материалов показаны в таблице ниже.
| Твердые магнитные материалы | Коэрцитивная сила (Ам-1) | Остаточная индукция (Т) | BHmax(Джм-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 |
| Хромовая сталь(98Fe, 0.9Cr, 0.6 C, 0.4Mn) | 4,000 | 1.0 | 1,600 |
| Оксид(57Fe, 28 O, 15Co) | 72,000 | 0.2 | 4,800 |
Некоторые важные твердые магнитные материалы следующие:
Сталь
Углеродистая сталь имеет большую петлю гистерезиса. Из-за любого удара или вибрации они быстро теряют свои магнитные свойства. Однако вольфрамовая сталь, хромовая сталь и кобальтовая сталь имеют высокое энергетическое произведение.
Alnico
Он состоит из алюминия, никеля и кобальта для улучшения магнитных свойств. Alnico 5 является наиболее важным материалом, используемым для создания постоянных магнитов. Энергетическое произведение составляет 36000 Дж/м3. Используется в условиях высоких температур.
Редкоземельные сплавы:
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB и т. д.
Твердые ферриты или керамические магниты (например, ферриты бария):
Эти материалы можно измельчить и использовать в качестве связующего в пластмассах. Пластмассы, изготовленные этим методом, называются пластиковыми магнитами.
Связанные магниты:
Используются в DC-двигателях, шаговых двигателях и т. д.
Нанокристаллические твердые магниты (Nd-Fe-B сплавы):
Малый размер и вес этих материалов делают их пригодными для использования в медицинских устройствах, тонких двигателях и т. д.
Применение твердых магнитных материалов
Твердые магнитные материалы имеют широкий спектр применения. Они следующие:
