Что такое магнитные материалы?

Магнитные материалы — это материалы, которые используют свой сильный магнетизм для выполнения различных функций.

Магнитные материалы можно в целом разделить на два типа.

Один — это магнит, прикрепленный к металлу, например, железу, который является магнитно-твердым материалом.

Другой — это тип материала, который становится магнитом, когда к нему прикладывается магнитное поле, но перестает быть магнитом, когда магнитное поле снимается, и является магнитно-мягким материалом.

Магнитно-твердые материалы изначально не являются магнитами, но становятся магнитами, когда их намагничивают путем приложения кратковременного магнитного поля.

Также возможно потерять магнетизм путем приложения переменного магнитного поля или путем повышения температуры выше температуры Кюри (Tc), чтобы сделать спонтанную намагниченность нулевой, что называется размагничиванием.

Остаточная плотность потока (Br [T]) магнита — это магнитная сила, которую он проявляет при удалении магнитного поля.

С другой стороны, мягкие магнитные материалы практически не проявляют магнитной силы после удаления магнитного поля, и Br близок к нулю.

Разница между твердыми и мягкими материалами заключается не в разнице физической твердости материалов, а в разнице, аналогичной разнице между твердой и мягкой головкой, в том смысле, поддается ли материал воздействию окружающей среды или нет.

Классификация магнитных материалов

Как магнитно- твердые, так и магнитно- мягкие материалы классифицируются как ферромагнетики, а удельная магнитная проницаемость, которая выражает, насколько легко материал намагничивается, намного выше 1.

Термин магнитный материал относится к ферромагнитным материалам.

В отличие от ферромагнитных материалов, существуют также парамагнитные и антимагнитные материалы, которые имеют удельную проницаемость около 1 и практически не намагничиваются.

Кривая BH является типичным представлением характеристик магнитных материалов.

Это кривая, которая изображает магнитное поле H [A/м] на горизонтальной оси и плотность магнитного потока B [T] на вертикальной оси, когда магнитное поле, придаваемое магнитным материалам, изменяется.

Пересечение между кривой и осью абсцисс называется остаточной плотностью магнитного потока (Br).

В зависимости от высоты магнитного металла его можно в целом классифицировать на магнитно-твердые материалы, магнитно-мягкие материалы и магнитострикционные материалы.

Основные области применения включают бытовую технику, двигатели, генераторы, магнитные диски и все, от дома до производственного цеха.

Поскольку производительность магнитных материалов сильно различается в зависимости от окружающей среды и физических условий, необходимо выбрать наиболее подходящие магнитные материалы для среды, в которой они будут использоваться.

Типы магнитных материалов

К мягким магнитным материалам относятся железо, кремнистое железо, пермаллой, мягкий феррит , сендаст, пермендюр, электромагнитная нержавеющая сталь, аморфные и нанокристаллические материалы.

К магнитотвердым материалам относятся ферриты, магниты алнико , магниты самарий-кобальт, магниты неодим и магниты самарий-железо-азот.

Феррит — это магнитный материал, состоящий в основном из оксида железа , смешанного с барием, стронцием, кобальтом, никелем, марганцем и т. д., и спеченный при температуре от 1000 до 1400 ºC.

Типичные примеры следующие:

1. Редкоземельные/ редкоземельные магниты

Редкоземельные магнитные материалы — это магнитные материалы, которые в основном используются в автомобильных деталях, двигателях и электронных устройствах.

В частности, неодимово-железные магнитные материалы твердые, прочные и имеют очень большой продукт магнитной энергии.

Однако эти магнитные материалы имеют тенденцию терять свой магнетизм при высоких температурах, поэтому особое внимание следует уделять тепловой среде, в которой они используются.

Самарий- кобальтовые магниты, которые также являются редкоземельными магнитами, имеют немного меньшую магнитную силу, чем неодимовые магниты, но они обладают большой устойчивостью к нагреву и ржавчине, поэтому их можно использовать при высоких температурах, когда неодимовые материалы не подходят.

2. Магнит Алнико

Магнитные материалы Alnico — это литые материалы, в основном из алюминия, никеля и кобальта.

Этот материал устойчив к температуре, а его твердость и прочность затрудняют растрескивание, и он в основном используется в приборах и других устройствах.

Однако его коэрцитивная сила ниже, чем у других материалов, поэтому он легко теряет свою магнитную силу из-за внешних ударов.

3. Ферритовый магнит

Ферритовые магниты в основном изготавливаются из порошковых оксидов железа и являются чрезвычайно универсальными магнитными материалами.

Применения включают небольшие двигатели, динамики, магнитные ленты и т. д.

Поскольку он относительно недорог из-за своей высокой коэрцитивной силы, он используется в продуктах для массового производства. Поскольку он изготавливается из порошка, он хрупок при ударах и не подходит для резки или сверления.

Примеры применения магнитных материалов

Магнитно-твердые материалы используются в двигателях, динамиках и наушниках. Магнитно-мягкие материалы используются в соленоидных клапанах , различных датчиках, телевизорах, видео и персональных компьютерах.

Свойства магнитных материалов

Две основные категории свойств магнитных материалов — изотропные и анизотропные.

Эти свойства зависят от того, применяется ли магнитное поле в процессе изготовления магнитных материалов, и анизотропные магнитные материалы сохраняют более сильную магнитную силу.