Feromagnetický materiál. Vlastnosti a aplikace feromagnetů

V závislosti na magnetických vlastnostech jsou tyto látky diamagnetické, paramagnetické a feromagnetické. A právě feromagnetický materiál má zvláštní vlastnosti, které se liší od ostatních.

Co je tento materiál a jaké vlastnosti má?

Feromagnetického materiálu (nebo feromagnetický) - látka, která je v pevné krystalické nebo amorfní stav, který má magnetizaci v nepřítomnosti magnetického pole pouze při nízké kritické teplotě, tedy při teplotě pod Curieovým bodem ... Magnetická náchylnost tohoto materiálu je pozitivní a překračuje jednotu. Některé ferromagnety mohou mít spontánní magnetizaci, jejíž síla bude záviset na vnějších faktorech. Mimo jiné mají tyto materiály vynikající magnetickou propustnost a jsou schopny zesilovat vnější magnetické pole několik set tisíckrát.

Skupiny ferromagnetů

Celkově existují dvě skupiny feromagnetického materiálu:

1. Magnetická měkká skupina. Ferromagnety této skupiny mají malé hodnoty síly magnetického pole, ale mají vynikající magnetickou permeabilitu (méně než 8,0 × 10^-4 GH / m) a nízké ztráty hystereze. K magneticky měkkých materiálů jsou: permalloys (slitiny s přídavkem niklu a železa), feromagnetické oxid (ferit), Magnetodielectrics.
2. Magneticky tuhá (nebo magneticky tuhá skupina). Vlastnosti feromagnetických materiálů této skupiny jsou vyšší než vlastnosti předchozího. Magneto-pevné látky mají vysokou intenzitu magnetického pole a dobrou magnetickou permeabilitu. Jsou to hlavní materiály pro výroba magnetů a zařízení, kde se používá donucovací síla a je požadována vynikající magnetická citlivost. Magneticky tuhá skupina zahrnuje téměř všechny uhlíkaté a některé legované oceli (kobalt, wolfram a chrom).

Materiály magneticky měkké skupiny

Jak bylo uvedeno výše, magneticky měkká skupina zahrnuje:

• Permalloys, které se skládají pouze ze slitin železa a niklu. Někdy se chróm a molybden přidávají k permalloys, aby se zvýšila propustnost. Správně vyrobené Permalloys mají vysoké hodnoty magnetické permeability a donucovací síly.
• Ferity - feromagnetický materiál sestávající z oxidů železa a zinku. Často se do železa a zinku přidávají oxidy manganu nebo niklu, aby se snížil odpor. Proto se ferity často používají jako polovodiče pro vysokofrekvenční proudy.
• Magnetodielectrics jsou prášková směs železného prášku, magnetitu nebo permalloy zabalené do dielektrického filmu. Stejně jako ferity jsou magnetoelektrika použity jako polovodiče v různých zařízeních: zesilovače, přijímače, vysílače atd.

Materiály skupiny magneto-pevných látek

Magneto-pevná skupina obsahuje následující materiály:

• Uhlíková ocel, skládající se ze slitiny železa a uhlíku. V závislosti na množství uhlíku jsou: s nízkým obsahem uhlíku (méně než 0,25% uhlíku) média (od 0,25 do 0,6% uhlíku) a vysoce uhlíkových ocelí (až do 2% uhlíku). Kromě železa a uhlíku může složení slitiny také obsahovat křemík, hořčík a mangan. Nejkvalitnějšími a nejvhodnějšími feromagnetickými materiály jsou ty uhlíkové oceli, které mají nejméně množství nečistot.
• Slitiny na bázi prvků vzácných zemin, například slitiny samarium-kobalt (SmCo5 nebo Sm2Co17). Mají vysokou míru magnetické permeability se zbytkovou indukcí 0,9 T. V tomto případě je magnetické pole v feromagnettech tohoto typu také 0,9 T.
• Ostatní slitiny. Patří mezi ně: slitiny wolframu, hořčíku, platiny a kobaltu.

Rozdíl mezi feromagnetickým materiálem a jinými látkami s magnetickými vlastnostmi

Na začátku článku bylo řečeno, že feromagnety mají speciální vlastnosti, které se významně liší od jiných materiálů, a zde je několik důkazů:

1. Na rozdíl od diamantů a paramagnetů, které získají své vlastnosti od jednotlivých atomů a molekul látky, vlastnosti Feromagnetické materiály závisí na krystalové struktuře.
2. Feromagnetické materiály, naproti tomu například z paramagnetů, mají velké hodnoty magnetické permeability.
3. Kromě propustnosti, feromagnetik liší od paramagnetických materiálů, tím, že mají závislé vztahy mezi magnetizace a síle magnetizačního pole, která má vědecký název - magnetické hystereze. Mnoho feromagnetických materiálů, jako je kobalt a nikl, stejně jako jejich slitiny, jsou předmětem podobného jevu. Mimochodem, je to magnetická hystereze, která umožňuje, aby magnety udržovaly magnetizační stav po dlouhou dobu.
4. Některé feromagnetické materiály také mají charakter změn jejich tvaru a velikosti, když jsou magnetizovány. Tento jev se nazývá magnetostrikční, a závisí nejen na typu feromagnetického materiálu, ale také na dalších důležitých faktorů, jako je síla pole a umístění krystalografických os ve vztahu k nim.
5. Dalším zajímavým rysem feromagnetické látky je schopnost ztrácet své magnetické vlastnosti nebo jednodušeji se stát paramagnet. Tohoto efektu lze dosáhnout zahřátím materiálu nad tzv Curieovým bodem, přechod do paramagnetického stavu, není doprovázeno libovolnou stranu jevu a prakticky nepostřehnutelný pouhým okem.

Rozsah použití feromagnetů

Jak vidíte, feromagnetický materiál zaujímá zvláště důležité místo v moderním technologickém světě. Používá se při výrobě:

• permanentní magnety;
• magnetické kompasy;
• transformátory a generátory;
• elektronické motory;
• elektrické měřicí přístroje;
• přijímače;
• vysílače;
• zesilovače a přijímače;
• pevné disky pro notebooky a počítače;
• reproduktory a některé typy telefonů;
• zařízení pro záznam zvuku.

V minulosti byly některé druhy měkkých magnetických materiálů použity v radiotechnika při vytváření magnetických pásů a filmů.