Trde magnetne materiali
Za razumevanje trdih magnetnih materialov moramo poznati nekatere pojme. Ti so naslednji:
Koercitivnost: Sposobnost feromagnetnega materiala držati (upirati) okoljsko magnetno polje brez demagnetizacije.
Zadržljivost (Br): To je količina magnetizma, ki ga feromagnetni material lahko ohranja, tudi ko se magnetno polje zmanjša na nič.
Permeabilnost: Uporabljajo jo za določanje, kako se material odziva na uporabljeni magnetno polje.
Magnetni materiali so glavno razdeljeni (na podlagi velikosti koercitivne sile) v dve področji – trdi magnetni materiali in meki magnetni materiali,
Zdaj lahko definiramo trde magnetne material. Ti materiali so resnično trdi, ker jih je zelo težko magnetizirati. Razlog je v tem, da so domenske stene zaradi kristalnih napak in nedostopnosti nepremične.
Če pa postanejo magnetizirani, bodo trajno magnetizirani. Zato so tudi imenovani trajni magnetni materiali. Imajo koercitivno silo večjo od 10kA/m in visoko zadržljivost. Ko izpostavimo trd magnet prvič zunanjem magnetnemu polju, se domeni razširijo in se obrnejo, da bi se poravnali z uporabljenim poljem pri nasitvi magnetizacije. Nato se polje odstrani. Kot rezultat se magnetizacija nekoliko obrne, vendar več ne sledi krivulji magnetizacije. Določena količina energije (Br) shranjuje v magnetu in ta postane trajno magnetiziran.
Petlja histerese
Celotna površina petlje histerese = energija, ki se izgubi, ko se material enotskega volumena magnetizira med ciklusom delovanja. Krivulja B-H ali petlja histerese trdih magnetnih materialov bo vedno imela veliko površino zaradi velike koercitivne sile, kot je prikazano na spodnji sliki.
Izdelek BH
Izdelek BH se spreminja vzdolž krivulje demagnetizacije. Dobri trajni magneti bodo imeli največjo vrednost produkta BHmax. Moramo vedeti, da dimenzija tega BH pomeni gostoto energije (Jm-3). Torej se to imenuje energijski produkt.
Lastnosti trdih magnetnih materialov
Največja zadržljivost in koercitivnost.
Vrednost energijskega produkta (BH) bo velika.
Oblika krivulje BH je skoraj pravokotna.
Visoka petlja histerese.
Mala začetna permeabilnost.
Lastnosti nekaterih pomembnih trajnih magnetnih materialov so prikazane v spodnji tabeli.
| Trdi magnetni materiali | Koercitivnost (Am-1) | Zadržljivost (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 |
| Kromsko jeklo(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 |
Nekateri pomembni trdi magnetni materiali so naslednji:
Jeklo
Ugljeno jeklo ima veliko petljo histerese. Zaradi kakršnekoli šoke ali vibracije hitro izgubijo svoje magnetske lastnosti. Vendar ima volframsko jeklo, kromsko jeklo in kobaltsko jeklo visok energijski produkt.
Alnico
Izraženo je iz aluminija, nikelja in kobalta, da se izboljšajo magnetske lastnosti. Alnico 5 je najpomembnejši material, uporabljen za ustvarjanje trajnega magneta. Produkt BH je 36000 Jm-3. Uporablja se pri operacijah na visokih temperaturah.
Retki zlitini:
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB itd.
Trda ferrita ali keramični magneti (kot barijeva ferrita):
Ti materiali se lahko prštevijo in uporabljajo kot vezivo v plastikah. Plastike, izdelane s to metodo, se imenujejo plastiki magneti.
Povezani magneti:
Uporabljajo se v DC motorji, korakovalni motorji itd.
Nanokristalni trdi magneti (Nd-Fe-B zlitine):
Mala velikost in teža teh materialov omogočata njihovo uporabo v medicinskih napravah, tankih motorjih itd.
Uporaba trdih magnetnih materialov
Trdi magnetni materiali imajo širok spekter uporab. Te so naslednje:
