причина
Магнетизмът на веществото е свързан с неговата вътрешна електронна структура. Всички електрони в атомите на диамагнитните метали са сдвоени. Броят на електроните в положителния и антиспиновия спин е равен. Магнитните моменти, произведени от завъртанията на електроните, взаимно се компенсират. Следователно атомните магнитни моменти са нула, така че те не се привличат от външното магнитно поле. В парамагнитните метални атоми броят на електроните с положителни и отрицателни спинове не е равен и магнитният момент на атома не е нула. Поради неравномерното топлинно движение посоките на атомните магнитни моменти са различни. Когато се постави в магнитно поле, атомният магнитен момент е ориентиран по посока на магнитното поле и леко се отклонява, което показва слаба магнетизация. След премахване на външното магнитно поле, атомният магнитен момент се разпределя хаотично и намагнитването изчезва.
Произходът на феромагнетизма е подобен на този на парамагнетизма. Той идва от несдвоени електрони в атомите. Има обаче много малки локални области, наречени "магнитни домейни" във феромагнитните материали. В тези малки области магнитните моменти на съседни атоми са подравнени и имат тенденция да бъдат подравнени един спрямо друг. Спонтанното намагнитване между магнитните домени Посоката е неподредена, така че макроскопичният магнитен момент на целия материал е нула и той не показва магнетизъм навън. Когато сте в магнитно поле, магнитните моменти на всеки магнитен домейн ще бъдат подравнени по посока на магнитното поле до определена степен. По този начин един магнитен домейн, подравнен последователно по протежение на магнитното поле, е еквивалентен на подравняването на много атомни магнитни моменти. Следователно взаимодействието между феромагнитните материали и магнитното поле е много по-голямо от това на парамагнитните материали. С изключение на външното магнитно поле, магнитните домейни все още се опитват да запазят ориентацията, образувана, когато първоначалното магнитно поле съществува колкото е възможно повече. По това време частите на магнитните домейни са подредени в ред, така че материалът да запази остатъчен магнетизъм, така че материалът е "постоянно" магнетизиран. . Феромагнитният материал може да бъде постоянно магнетизиран чрез триене на парче постоянно желязо. Магнетизмът на постоянните магнитни материали може също да бъде унищожен от нагряване или силен удар, който причинява разстройване на посоката на магнитните домейни.
технически параметри
Magnetic alloys are widely used in industries such as electric power, telecommunications, machinery and electronics, instrumentation and computing technology, and are indispensable materials in various sectors of the national economy. Magnetic parameters and technical Magnetic properties are technical parameters that measure the performance of magnetic alloys, such as saturation magnetization Ms (saturation magnetic induction intensity Bs), residual magnetization Mr (residual magnetic induction intensity Br< /sub>), coercivity, various permeability, squareness ratio, hysteresis loss, etc. are all reflected in the magnetization curve and hysteresis loop of the alloy (see Figure 1). Different magnetic alloys have different magnetization curves and hysteresis loops, which are suitable for the design and application of different devices. These are the technical magnetism of magnetic alloys. It is closely related to the influence of external conditions and the change of magnetic state, involving the formation and structure of magnetic domains inside the alloy, as well as the movement and changes of magnetic domains under various conditions (such as external magnetic field, stress, temperature, etc.).
Магнитна класификация
Според процеса на обработка и формоване, магнитните сплави могат да бъдат разделени на видове студено обработени и горещо обработени (повечето магнитни сплави принадлежат към тази категория), тип леене (като сплави с постоянен магнит Al-Ni-Co) и прахова металургия (като редкоземни сплави с постоянен магнит) магнитни сплави. Според атомната конфигурация той може да бъде разделен на кристален тип (традиционните магнитни сплави принадлежат към тази категория), магнитна сплав от аморфен тип и магнитна сплав от нанокристален тип. Традиционно магнитните сплави могат да бъдат разделени на меки магнитни сплави, постоянни магнитни сплави и полутвърди магнитни сплави, както и магнитострикционни сплави и магнитни записващи материали според техните магнитни свойства.
(1) Soft magnetic alloy. The magnetic alloy with coercivity Hc<1kA/m is characterized by low coercivity, high permeability and low core loss. It is very easy to magnetize under the action of an external magnetic field; when the external magnetic field is removed After that, the magnetism disappears. Such alloys are widely used in various transformers, motors, relays, electromagnets, magnetic recording, magnetic shielding and communication engineering, telemetry and remote sensing systems, and as magnetic components in instruments and meters. Due to the different requirements for magnetic alloys in applications, a variety of alloys have been developed. According to the chemical composition, it can be divided into industrial pure iron, silicon steel, iron-nickel alloy, iron-cobalt alloy, iron-aluminum and iron-silicon-aluminum alloy. According to the characteristics of use, it can be divided into high initial permeability alloys, high magnetic induction alloys, high permeability alloys, high squareness ratio alloys, constant permeability alloys, corrosion resistant soft magnetic alloys and temperature compensation alloys. In addition, according to the crystalline state, it can be divided into crystalline and amorphous soft magnetic alloys. Due to the variety of properties of soft magnetic alloys, the variety of factors affecting its properties is determined. The main influencing factors are: chemical composition, impurities, stress and its distribution, structure, crystal orientation, orderly transformation, magnetic annealing, etc. For example, the alloy's saturation magnetization, Curie temperature, magnetostriction coefficient, resistivity and corrosion resistance are closely related to the chemical composition. The impurities in the alloy, especially the elements that form interstitial solid solutions such as carbon, nitrogen, oxygen and hydrogen, have significant damage to the soft magnetic properties, because when interstitial atoms are formed, the microscopic stress distribution caused by lattice distortion directly pin the domain wall Displacement, which significantly deteriorates the coercivity and permeability, should be removed as much as possible. But under certain conditions, certain impurities will also play a beneficial role. For example, a small amount of interstitial impurity elements can improve the resistivity and mechanical properties of the alloy. Another example is the fine AlN, MnS and trace amounts of oxygen, which are beneficial to the development of the secondary recrystallization of silicon steel and the control of the crystallization of iron-nickel alloys.
(2) Permanent magnet alloys. Magnetic alloys with coercivity Hc>20kA/m include Al-Ni-Co alloys, Fe-Cr-Co alloys, deformable permanent magnet alloys, platinum-cobalt alloys and rare earth permanent magnet alloys. The characteristics of this type of alloy are high coercive force, high saturation magnetic induction and remanence induction, and the hysteresis loop is wide and approximately square to ensure a high maximum magnetic energy product (BH) max. After magnetization, the magnetization state of this kind of alloy remains basically unchanged when the magnetization field is removed, that is, it is not easy to demagnetize and has a certain degree of magnetic "hardness", so it is also called hard magnetic alloy. This type of alloy is widely used in electromagnetic instruments, oscilloscopes, speakers, traveling wave tubes, gyroscopes, relays, circuit breakers, magnetic separators, magnetic bearings, magnetic couplers, nuclear magnetic resonance imaging, audio-visual and communication equipment, and magnetized energy-saving equipment Etc.
(3) Полутвърда магнитна сплав. Включително хистерезисни сплави, сплави с рийд превключватели, релейни сърцевини и материали за компоненти на паметта. Коерцитивността на този тип сплав не е висока, което е между меките магнитни сплави и постоянните магнитни сплави. Те работят при условие, че магнетизмът се променя с външното магнитно поле и се изисква сплавта да има висок Br и възможно най-голямата площ на контура на хистерезис под определено магнитно поле, тоест голяма загуба на хистерезис. Този тип сплав се използва главно за направата на ротори на хистерезисни двигатели, релейни сърцевини, компоненти на рийд превключватели и компоненти на паметта.
(4) Магнитострикционна сплав. Магнитните сплави с големи коефициенти на магнитострикция включват чист никел, желязо-кобалтови сплави, желязо-алуминиеви сплави и редкоземно-желязо сплави. Коерцитивността на този тип сплав не е висока, но има висока стойност на магнитострикция на насищане. Използва се главно за ултразвуково предаване и приемане, сонарни системи, електромеханични филтри, системи за прецизен контрол, различни клапани, драйвери и др.
(5) Магнитни записващи материали. Материали, използвани в компютри за запис, съхраняване и възпроизвеждане на информация, включително сплави с магнитни глави и материали за магнитни носители. Магнитните сплави, използвани за магнитни глави, включват пермалой на основата на желязо-никел, сплав желязо-алуминий, сплав на сендаст и аморфна сплав на основата на кобалт. Като магнитна записваща среда се използват прахови покрития от сплави от желязо, кобалт и никел и филми от магнитни сплави като кобалт-никел, кобалт-хром и др., направени чрез галванопластика, химически или изпарителни методи.
Практическо приложение
Основните елементи, които изграждат постоянните магнитни материали в металите, са Fe, Co, Ni и някои редкоземни елементи. Използваните сплави с постоянен магнит включват редкоземно-кобалтови, желязо-хром-кобалтови и манган-алуминиево-въглеродни сплави. Сред тях редкоземните серии са преживели три поколения. Материалът с постоянен магнит от първо поколение е представен от RECo5 (RE означава редкоземен елемент), а SmCo5 има най-добра производителност; по-късно ще се появи материалът с постоянен магнит от второ поколение Sm2Co17, който намалява количеството редкоземни елементи; Nd-Fe-B неодим, който беше успешно разработен през 1980 г. Желязо-бор е трето поколение, чийто основен компонент е желязото (около 2/3), цената е значително намалена и производителността е по-добра. Магнитните свойства на сплавта NdFeB, произведена в моята страна, са на водеща позиция в света. Магнитните сплави се използват все по-широко в нововъзникващи технологии като електроенергия, електроника, компютри, автоматично управление и електрооптика.