Tvrdi magnetni materijali
Za razumevanje tvrdih magnetnih materijala, moramo poznavati određene termine. Oni su sledeći:
Koercitivnost: Sposobnost feromagnetnog materijala da održi (otpor) periferijsko magnetno polje bez demagnetizacije.
Ostavljajuća sposobnost (Br): To je količina magnetizma koju feromagnetni materijal može održati čak i nakon što se magnetno polje smanji na nulu.
Permeabilnost: Koristi se za određivanje kako materijal reaguje na primenjeno magnetno polje.
Magnetne materije su uglavnom klasifikovane (na osnovu veličine koercitivne sile) u dve podgrupe – tvrde magnetne materije i mekše magnetne materije,
Sada možemo definisati tvrde magnetne materije. Ovi materijali su zaista tvrdi u smislu da je vrlo teško da se magnetizuju. Razlog je taj što su granice domena nemobile zbog kristalnih defekata i nedostataka.
Ali ako se magnetizuju, to će biti trajno. Zbog toga se takođe nazivaju trajni magnetni materijali. Imaju koercitivnu silu veću od 10kA/m i visoku ostavljajuću sposobnost. Kada izložimo tvrdi magnet spoljašnjem magnetnom polju prvi put, domeni rastu i rotiraju kako bi se poravnali sa primenjenim poljem do nasitne magnetizacije. Nakon toga, polje se uklanja. Kao rezultat, magnetizacija se delimično povraćava, ali više ne prati krivu magnetizacije. Određena količina energije (Br) se čuva u magnetu i on postaje trajno magnetizovan.
Petlja histerese
Ukupna površina petlje histerese = energija koja se iscrpljuje kada se materijal jediničnog zapremine magnetizuje tokom ciklusa rada. B-H kriva ili petlja histerese tvrde magnetne materije će uvijek imati veliku površinu zbog velike koercitivne sile, kao što je prikazano na slici ispod.
Produkt BH
produkt BH varira duž krive demagnetizacije. Dobar trajni magnet će imati maksimalnu vrednost produkta BHmax. Moramo znati da dimenzija ovog BH implicira gustoću energije (Jm-3). Zato se to naziva produkt energije.
Svojstva tvrdih magnetnih materija
Najveća ostavljajuća sposobnost i koercitivnost.
Vrednost produkta energije (BH) će biti velika.
Oblik BH petlje je skoro pravougaon.
Visoka petlja histerese.
Mala početna permeabilnost.
Svojstva nekih važnih trajnih magnetnih materija prikazana su u tabeli ispod.
| Tvrde magnetne materije | Koercitivnost (Am-1) | Ostavljajuća sposobnost (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 čelik(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 magnetni materijali su sljedeći:
Čelik
Ugljenoj željezi imaju veliku petlju histerese. Zbog bilo kakvog udara ili vibracije, brzo gube svoja magnetska svojstva. Međutim, volframni čelik, hromni čelik i kobaltani čelik imaju visok energetski produkt.
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 operacijama na visokim temperaturama.
Rijetke zemlje legure:
SmCo5, Sm2Co17, NdFeB itd.
Tvrdi ferriti ili keramički magneti (poput barijumskih ferrita):
Ovi materijali mogu biti mleti i korišćeni kao vezivo u plastici. Plastične materije proizvedene ovim metodom nazivaju se plastični magneti.
Povezani magneti:
Koriste se u DC motorima, Stepper motorima itd.
Nanokristalni tvrdi magnet (Nd-Fe-B leguri):
Mala veličina i težina ovih materijala omogućuje njihovo korišćenje u medicinskim uređajima, tankim motorima itd.
Primene tvrdih magnetnih materija
Tvrde magnetne materije imaju širok spektar primena. One su sledeće:
<
