Classificació i característiques bàsiques dels materials magnètics

Totes les substàncies de la natura són magnètiques en el sentit que tenen certes propietats magnètiques i interactuen d'una determinada manera amb un camp magnètic extern.

Els materials utilitzats en la tecnologia s'anomenen magnètics, tenint en compte les seves propietats magnètiques. Les propietats magnètiques de la substància depenen de les propietats magnètiques de les micropartícules, l'estructura dels àtoms i les molècules.

Classificació dels materials magnètics

Els materials magnètics es divideixen en magnètics febles i magnètics fortament.

Al ser feblement magnètic inclou diamamans i paraimants.

Magnètic fort: ferroimants, que al seu torn poden ser magnèticament tous i magnèticament durs. Formalment, la diferència de propietats magnètiques dels materials es pot caracteritzar per la permeabilitat magnètica relativa.

Els diaimants es refereixen a materials els àtoms (ions) dels quals no tenen moment magnètic resultant. Externament, els diamamans es manifesten sent repel·lits pel camp magnètic. Aquests inclouen zinc, coure, or, mercuri i altres materials.

Els paraimants s'anomenen materials, els àtoms (ions) dels quals donen lloc a un moment magnètic independent del camp magnètic extern. Externament, els paraimants es manifesten mitjançant l'atracció camp magnètic no homogeni... Aquests inclouen alumini, platí, níquel i altres materials.

Els ferroimants s'anomenen materials en què el seu propi camp magnètic (intern) pot ser centenars i milers de vegades més alt que el camp magnètic extern que el va provocar.

Cada cos ferromagnètic es divideix en regions: petites àrees de magnetització espontània (espontània). En absència d'un camp magnètic extern, les direccions dels vectors magnetitzadors de diferents regions no coincideixen i la magnetització resultant de tot el cos pot ser zero.

Hi ha tres tipus de processos de magnetització ferromagnètica:

1. El procés de desplaçament reversible de dominis magnètics. En aquest cas, hi ha un desplaçament dels límits de les regions orientades més properes a la direcció del camp extern. Quan s'elimina el camp, els dominis es desplacen en la direcció oposada. La regió de desplaçament del domini reversible es troba a la part inicial de la corba de magnetització.

2. El procés de desplaçament irreversible dels dominis magnètics. En aquest cas, el desplaçament dels límits entre dominis magnètics no s'elimina amb la disminució del camp magnètic. Les posicions inicials dels dominis es poden aconseguir en el procés d'inversió de magnetització.

El desplaçament irreversible dels límits del domini condueix a l'aparició histèresi magnètica — el retard de la inducció magnètica de intensitat de camp.

3. Processos de rotació de dominis. En aquest cas, la finalització dels processos de desplaçament dels límits del domini condueix a la saturació tècnica del material.A la regió de saturació, totes les regions giren en la direcció del camp. El bucle d'histèresi que arriba a la regió de saturació s'anomena límit.

El circuit d'histeresi limitant té les característiques següents: Bmax — inducció de saturació; Br - inducció residual; Hc — força retardadora (coercitiva).

Materials amb valors de Hc baixos (cicle d'histèresi estret) i alts permeabilitat magnètica s'anomenen magnètic suau.

Els materials amb alts valors de Hc (ample bucle d'histèresi) i baixa permeabilitat magnètica s'anomenen materials magnèticament durs.

Durant la magnetització d'un ferroimant en camps magnètics alterns, sempre s'observen pèrdues d'energia tèrmica, és a dir, el material s'escalfa. Aquestes pèrdues són degudes a histèresi i pèrdues per corrents de Foucault... La pèrdua d'histèresi és proporcional a l'àrea del bucle d'histèresi. Les pèrdues de corrent de Foucault depenen de la resistència elèctrica del ferroimant. Com més gran sigui la resistència, menors són les pèrdues de corrent de Foucault.

Materials magnèticament tous i magnèticament durs

Els materials magnètics suaus inclouen:

1. Ferro tècnicament pur (acer elèctric baix en carboni).

2. Acers electrotècnics al silici.

3. Aliatges de ferro-níquel i ferro-cobalt.

4. Ferrites magnètiques toves.

Les propietats magnètiques de l'acer baix en carboni (ferro tècnicament pur) depenen del contingut d'impureses, la distorsió de la xarxa cristal·lina a causa de la deformació, la mida del gra i el tractament tèrmic. A causa de la seva baixa resistivitat, el ferro comercialment pur s'utilitza molt poques vegades en enginyeria elèctrica, principalment per a circuits de flux magnètic de corrent continu.

L'acer de silici electrotècnic és el principal material magnètic per al consum massiu. És un aliatge ferro-silici. L'aliatge amb silici permet reduir la força coercitiva i augmentar la resistència, és a dir, reduir les pèrdues de corrent de Foucault.

La xapa d'acer elèctric, subministrada en xapes o bobines individuals, i la cinta d'acer, subministrada només en bobines, són productes semielaborats destinats a la fabricació de circuits magnètics (nucli).

Els nuclis magnètics es formen a partir de plaques individuals obtingudes per estampació o tall, o per bobinat de tires.

S'anomenen aliatges permaloides de níquel-ferro... Tenen una gran permeabilitat magnètica inicial a la regió dels camps magnètics febles. Permalloy s'utilitza per a nuclis de transformadors de potència petits, bobines i relés.

Les ferrites són ceràmiques magnètiques amb una gran resistència, 1010 vegades superior a la del ferro. Les ferrites s'utilitzen en circuits d'alta freqüència perquè la seva permeabilitat magnètica pràcticament no disminueix amb l'augment de la freqüència.

Els desavantatges de les ferrites són la seva baixa inducció de saturació i la seva baixa resistència mecànica. Per tant, les ferrites s'utilitzen habitualment en electrònica de baixa tensió.

Els materials magnèticament durs inclouen:

1. Fundir materials magnèticament durs basats en aliatges Fe-Ni-Al.

2. Materials magnètics sòlids en pols obtinguts per premsat de pols amb tractament tèrmic posterior.

3. Ferrites magnètiques dures. Els materials magnèticament durs són materials per a imants permanentss'utilitza en motors elèctrics i altres dispositius elèctrics que requereixen un camp magnètic permanent.