A mágneses tulajdonságoktól függően az anyagok diamágnesek, paramágnesek és ferromágnesek. És ez a ferromágneses anyag, amelynek különleges tulajdonságai különböznek a többitől.
Milyen anyag ez és milyen tulajdonságai vannak
A ferromágneses anyag (vagy ferromágnes) olyan szilárd kristályos vagy amorf állapotú anyag, amely mágneses tér hiányában csak alacsony kritikus hőmérsékleten, azaz a Curie-pont alatti hőmérsékleten mágnesezhető.. Ennek az anyagnak a mágneses szuszceptibilitása pozitív és meghaladja az egységet. Egyes ferromágnesek spontán mágnesezettséggel rendelkezhetnek, amelynek erőssége külső tényezőktől függ. Többek között az ilyen anyagok kiváló mágneses permeabilitással rendelkeznek, és képesek a külső mágneses teret több százezerszeresére erősíteni.
Ferromágnesek csoportjai
A ferromágneses anyagoknak összesen két csoportja van:
- Mágnesesen lágy csoport. Az ebbe a csoportba tartozó ferromágnesek kicsia mágneses térerősség mutatói, de kiváló mágneses permeabilitással (kevesebb, mint 8,0×10-4 H/m) és alacsony hiszterézisveszteséggel rendelkeznek. A lágymágneses anyagok közé tartoznak a következők: permalloyok (nikkel és vas hozzáadásával készült ötvözetek), oxid-ferromágnesek (ferritek), magnetoelektromos anyagok.
- Mágnesesen kemény (vagy mágnesesen kemény csoport). Az ebbe a csoportba tartozó ferromágneses anyagok jellemzői magasabbak, mint az előzőé. A mágneses szilárd anyagok nagy mágneses térerősséggel és jó mágneses permeabilitással rendelkeznek. Ezek a fő anyagok a mágnesek és eszközök gyártásához, ahol kényszerítő erőt alkalmaznak, és kiváló mágneses érzékenységre van szükség. A mágnesesen kemény csoportba tartozik szinte az összes szén és néhány ötvözött acél (kob alt, volfrám és króm).
Mágnesesen lágy csoport anyagai
Amint korábban említettük, a lágymágneses csoport a következőket tartalmazza:
- Permalloys, amelyek csak vas- és nikkelötvözetekből állnak. A permeabilitás növelése érdekében néha krómot és molibdént adnak a permallókhoz. A megfelelően elkészített permalloyok nagy mágneses permeabilitással és koercivitással rendelkeznek.
- A ferritek egy ferromágneses anyag, amely vas- és cink-oxidokból áll. Gyakran mangán- vagy nikkel-oxidokat adnak a vashoz és a cinkhez az ellenállás csökkentése érdekében. Ezért a ferriteket gyakran használják nagyfrekvenciás áramok félvezetőjeként.
- Mágneses dielektrikumdielektromos fóliába csomagolt vas, magnetit vagy permalloy por porított keveréke. Csakúgy, mint a ferriteket, a magnetodielektrikumokat is sokféle eszközben használják félvezetőként: erősítőkben, vevőkben, adókban stb.
A kemény mágneses csoport anyagai
A következő anyagok tartoznak a keménymágneses csoportba:
- Vas és szén ötvözetéből készült szénacélok. A szén mennyiségétől függően vannak: alacsony széntartalmú (kevesebb, mint 0,25% szén), közepes széntartalmú (0,25-0,6% szén) és magas széntartalmú acélok (legfeljebb 2% szén). A vas és a szén mellett szilícium, magnézium és mangán is szerepelhet az ötvözet összetételében. De a legjobb minőségű és megfelelő ferromágneses anyagok azok a szénacélok, amelyek a legkevesebb szennyeződést tartalmaznak.
- Ritkaföldfém-elemeken alapuló ötvözetek, például szamárium-kob altötvözetek (SmCo5 vagy Sm2Co17 vegyületek). Nagy mágneses permeabilitással rendelkeznek, 0,9 T maradék indukcióval. Ugyanakkor az ilyen típusú ferromágnesekben a mágneses tér is 0,9 T.
- Egyéb ötvözetek. Ide tartoznak a volfrám, magnézium, platina és kob altötvözetek.
A ferromágneses anyagok és más mágneses tulajdonságokkal rendelkező anyagok közötti különbség
A cikk elején elhangzott, hogy a ferromágnesek különleges tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek jelentősen eltérnekmás anyagokból, és itt van néhány bizonyíték:
- A diamágnesekkel és paramágnesekkel ellentétben, amelyek tulajdonságaikat az egyes atomokból és anyagmolekulákból nyerik, a ferromágneses anyagok tulajdonságai a kristályszerkezettől függenek.
- A ferromágneses anyagok, például a paramágnesekkel ellentétben, nagy mágneses permeabilitással rendelkeznek.
- A permeabilitáson túlmenően a ferromágnesek abban különböznek a paramágneses anyagoktól, hogy függő összefüggést mutatnak a mágnesezettség és a mágnesező térerősség között, aminek tudományos neve - mágneses hiszterézis - van. Sok ferromágneses anyag, mint például a kob alt és a nikkel, valamint az ezeken alapuló ötvözetek is hasonló jelenségnek vannak kitéve. Egyébként a mágneses hiszterézis az, amely lehetővé teszi a mágnesek számára, hogy hosszú ideig fenntartsák a mágnesezettségi állapotot.
- Egyes ferromágneses anyagok is képesek megváltoztatni alakjukat és méretüket mágnesezéskor. Ezt a jelenséget magnetostrikciónak nevezik, és nem csak a ferromágnes típusától függ, hanem más, ugyanolyan fontos tényezőktől is, például a mezők erősségétől és a krisztallográfiai tengelyek helyzetétől.
- A ferromágneses anyagok másik érdekes tulajdonsága az, hogy elveszítik mágneses tulajdonságait, vagy leegyszerűsítve paramágnessé változnak. Ezt a hatást úgy érhetjük el, hogy az anyagot az úgynevezett Curie-pont fölé hevítjük, miközben a paramágneses állapotba való átmenet nem jár semmilyen mellékhatással és szabad szemmel gyakorlatilag láthatatlan.szem.
A ferromágnesek alkalmazási területe
Amint láthatja, a ferromágneses anyagok különösen fontos helyet foglalnak el a modern technológia világában. A következők gyártásához használják:
- állandó mágnesek;
- mágneses iránytűk;
- transzformátorok és generátorok;
- elektronikus motorok;
- elektromos mérőműszerek;
- vevők;
- adók;
- erősítők és vevőkészülékek;
- merevlemezek laptopokhoz és számítógépekhez;
- hangszórók és bizonyos típusú telefonok;
- felvevők.
Régebben néhány lágy mágneses anyagot a rádiótechnikában is használtak mágnesszalagok és filmek készítésére.
