Material feromagnetic. Proprietăți și aplicații ale feromagnetilor

În funcție de proprietățile magnetice, substanțele sunt diamagnetice, paramagneți și feromagneți. Și materialul feromagnetic are proprietăți speciale care diferă de celelalte.

Ce este acest material și ce proprietăți are el?

material feromagnetic (sau feromagnetic) - o substanță care este în stare solidă cristalină sau amorfă, care are o magnetizare în absența unui câmp magnetic numai la o temperatură critică scăzută, adică la o temperatură sub punctul Curie ... Susceptibilitatea magnetică a acestui material este pozitivă și depășește unitatea. Unele ferromagneți pot avea magnetizare spontană, a cărei forță va depinde de factori externi. Printre altele, astfel de materiale au permeabilitate magnetică excelentă și sunt capabile să amplifice un câmp magnetic extern câteva sute de mii de ori.

Grupuri de ferromagneți

În total, există două grupe de material feromagnetic:

1. Grupa magnetică moale. Feromagneții din acest grup au valori mici ale intensității câmpului magnetic, dar au o permeabilitate magnetică excelentă (mai mică de 8,0 × 10^-4 GH / m) și pierderi scăzute ale histerezisului. Materialele magnetice moi includ: permalloy (aliaje cu adaos de nichel și fier), ferromagneți de oxid (ferite), magnetodielectrice.
2. Rigid magnetic (sau grup rigid magnetic). Caracteristicile materialelor feromagnetice ale acestui grup sunt mai mari decât cele ale celei anterioare. Substanțele magneto-solide au atât rezistențe ridicate ale câmpului magnetic, cât și o bună permeabilitate magnetică. Ele sunt principalele materiale pentru producția de magneți și dispozitive în care se folosește forța coercitivă și este necesară o susceptibilitate magnetică excelentă. Grupul rigid din punct de vedere magnetic cuprinde aproape toate tipurile de carbon și oțel aliat (cobalt, tungsten și crom).

Materiale dintr-un grup magnetic moale

După cum sa menționat mai sus, grupul magnetic-moale include:

• Permalloys, care constau numai din aliaje de fier și nichel. Uneori cromul și molibdenul se adaugă la permalloizii pentru a crește permeabilitatea. Permalloys realizate corect au valori ridicate ale permeabilității magnetice și ale forței coercitive.
• Ferite - un material feromagnetic compus din oxizi de fier și zinc. De multe ori, oxizi de mangan sau nichel se adaugă la fier și zinc pentru a reduce rezistența. Prin urmare, feritile sunt adesea folosite ca semiconductori pentru curenții de înaltă frecvență.
• Magnetodielectricele sunt un amestec sub formă de pulbere de pulbere de fier, magnetit sau permalloy înfășurat într-un film dielectric. Ca și ferite, magneto-dielectricii sunt utilizați ca semiconductori într-o varietate de dispozitive: amplificatoare, receptoare, transmițătoare etc.

Materiale din grupul magneto-solid

Grupul magneto-solid include următoarele materiale:

• Oțel carbon, alcătuit dintr-un aliaj de fier și carbon. În funcție de cantitatea de carbon sunt: ​​conținut scăzut de carbon (mai puțin de 0,25% carbon) de mediu (de la 0,25 la 0,6% carbon) și oțeluri carbon (până la 2% carbon). În plus față de fier și carbon, compoziția aliajului poate include, de asemenea, siliciu, magneziu și mangan. Dar cele mai calitative și adecvate materiale feromagnetice sunt acele oțeluri de carbon care au cea mai mică cantitate de impurități.
• Aliaje pe bază de elemente de pământuri rare, de exemplu aliaje de samariu-cobalt (compuși SmCo5 sau Sm2Co17). Acestea au viteze mari de permeabilitate magnetică cu o inducție reziduală de 0,9 T. În acest caz, câmpul magnetic în feromagneți de acest tip este de asemenea 0,9 T.
• Alte aliaje. Acestea includ: aliaje de wolfram, magneziu, platină și cobalt.

Diferența dintre un material feromagnetic și alte substanțe cu proprietăți magnetice

La începutul articolului sa spus că feromagneții au proprietăți speciale care diferă semnificativ de alte materiale și aici sunt câteva dovezi:

1. Spre deosebire de diamagnetice și paramagneți, care își obțin proprietățile de la atomi și molecule individuale substanțe, proprietăți Materialele feromagnetice depind de structura cristalului.
2. Materialele feromagnetice, spre deosebire, spre exemplu, de la paramagneți, au valori mari ale permeabilității magnetice.
3. În plus față de permeabilitate, ferromagnets diferă de materialele paramagnetice prin faptul că au o relație de dependență între magnetizarea și puterea câmpului magnetizare, care are un nume științific - histerezisului magnetic. Multe materiale feromagnetice, cum ar fi cobaltul și nichelul, precum și aliajele bazate pe ele, sunt supuse unui fenomen similar. Apropo, isterezia magnetică permite magneților să mențină starea de magnetizare mult timp.
4. Unele materiale feromagnetice au de asemenea caracterul de a schimba forma și dimensiunea lor atunci când sunt magnetizate. Acest fenomen se numește magnetostricție și depinde nu numai de forma ferromagnetului, ci și de alți factori la fel de importanți, de exemplu, cu privire la intensitatea câmpului și la amplasarea axelor cristalografice în raport cu ele.
5. O altă trăsătură interesantă a unei substanțe feromagnetice este capacitatea de a-și pierde proprietățile magnetice sau, pentru ao pune mai simplu, să devină un paramagnet. Un astfel de efect poate fi atins atunci când materialul este încălzit deasupra așa-numitului punct Curie, în timp ce tranziția către starea paramagnetică nu este însoțită de niciun fenomen extern și este practic invizibilă cu ochiul liber.

Domeniul de aplicare al feromagnetilor

După cum puteți vedea, materialul feromagnetic ocupă un loc deosebit de important în lumea modernă a tehnologiei. Se folosește la fabricarea:

• magneți permanenți;
• magnetice;
• transformatoare și generatoare;
• motoare electronice;
• instrumente de măsurare electrice;
• receptoare;
• transmițătoare;
• amplificatoare și receptoare;
• hard disk-uri pentru laptopuri și PC-uri;
• difuzoare și câteva tipuri de telefoane;
• dispozitive de înregistrare a sunetului.

În trecut, unele materiale magnetice moi au fost folosite și în radiotehnie la crearea benzilor și filmelor magnetice.