Magneettisista ominaisuuksista riippuen aineet ovat diamagneetteja, paramagneetteja ja ferromagneetteja. Ja juuri ferromagneettisella materiaalilla on erityisiä ominaisuuksia, jotka eroavat muista.
Mikä materiaali tämä on ja mitä ominaisuuksia sillä on
Ferromagneettinen materiaali (tai ferromagneetti) on kiinteässä kiteisessä tai amorfisessa tilassa oleva aine, joka magnetoituu magneettikentän puuttuessa vain alhaisessa kriittisessä lämpötilassa, eli Curie-pisteen alapuolella olevassa lämpötilassa.. Tämän materiaalin magneettinen herkkyys on positiivinen ja ylittää yhtenäisyyden. Joillakin ferromagneeteilla voi olla spontaani magnetoituminen, jonka voimakkuus riippuu ulkoisista tekijöistä. Tällaisilla materiaaleilla on muun muassa erinomainen magneettinen permeabiliteetti, ja ne pystyvät vahvistamaan ulkoisen magneettikentän useita satojatuhansia kertoja.
Ferromagneettiryhmät
Ferromagneettista materiaalia on yhteensä kaksi ryhmää:
- Magneettisesti pehmeä ryhmä. Tämän ryhmän ferromagneeteilla on pieniämagneettikentän voimakkuuden indikaattorit, mutta niillä on erinomainen magneettinen permeabiliteetti (alle 8,0×10-4 H/m) ja alhaiset hystereesihäviöt. Pehmeitä magneettisia materiaaleja ovat: permallejeeringit (seokset, joihin on lisätty nikkeliä ja rautaa), oksidiferromagneetit (ferriitit), magnetodielektriset materiaalit.
- Magneettisesti kova (tai magneettisesti kova ryhmä). Tämän ryhmän ferromagneettisten materiaalien ominaisuudet ovat korkeammat kuin edellisen. Magneettisilla kiinteillä aineilla on sekä korkea magneettikenttävoimakkuus että hyvä magneettinen permeabiliteetti. Ne ovat päämateriaaleja magneettien ja laitteiden valmistuksessa, joissa käytetään pakkovoimaa ja vaaditaan erinomaista magneettista suskeptiota. Magneettisesti kovaan ryhmään kuuluvat lähes kaikki hiili- ja jotkin seosteräkset (koboltti, volframi ja kromi).
Magneettisesti pehmeän ryhmän materiaalit
Kuten aiemmin mainittiin, pehmeä magneettinen ryhmä sisältää:
- Permalloys, jotka koostuvat vain raudan ja nikkelin seoksista. Permalloeihin lisätään joskus kromia ja molybdeeniä läpäisevyyden lisäämiseksi. Oikein valmistetuilla permalloeilla on korkea magneettinen permeabiliteetti ja koersiivisuus.
- Ferriitit ovat ferromagneettista materiaalia, joka koostuu raudan ja sinkin oksideista. Usein mangaani- tai nikkelioksideja lisätään rautaan ja sinkkiin vastustuskyvyn vähentämiseksi. Siksi ferriittejä käytetään usein puolijohteina suurtaajuuksisille virroille.
- Magneettidielektriikkaovat jauhemaista raudan, magnetiitin tai permalloyjauheen seosta, joka on kääritty dielektriseen kalvoon. Kuten ferriittejä, magnetodisähköjä käytetään puolijohteina useissa erilaisissa laitteissa: vahvistimissa, vastaanottimissa, lähettimissä jne.
Kovan magneettiryhmän materiaalit
Seuraavat materiaalit kuuluvat kovaan magneettiryhmään:
- Hiiliteräkset, jotka on valmistettu raudan ja hiilen seoksesta. Hiilen määrästä riippuen niitä on: vähähiiliset (alle 0,25 % hiiltä), keskihiilipitoiset (0,25 - 0,6 % hiiltä) ja korkeahiiliset teräkset (jopa 2 % hiiltä). Raudan ja hiilen lisäksi seoksen koostumukseen voidaan sisällyttää myös piitä, magnesiumia ja mangaania. Mutta laadukkaimpia ja sopivimpia ferromagneettisia materiaaleja ovat hiiliteräkset, joissa on vähiten epäpuhtauksia.
- Harvinaisiin maametalliin perustuvat seokset, kuten samarium-kobolttiseokset (SmCo5- tai Sm2Co17-yhdisteet). Niillä on korkea magneettinen permeabiliteetti ja jäännösinduktio 0,9 T. Samanaikaisesti tämän tyyppisten ferromagneettien magneettikenttä on myös 0,9 T.
- Muut seokset. Näitä ovat: volframi, magnesium, platina ja kobolttilejeeringit.
Ferromagneettisen materiaalin ja muiden magneettisia ominaisuuksia omaavien aineiden välinen ero
Artikkelin alussa sanottiin, että ferromagneeteilla on erityisiä ominaisuuksia, jotka eroavat merkittävästimuista materiaaleista, ja tässä on joitain todisteita:
- Toisin kuin diamagneetit ja paramagneetit, joiden ominaisuudet ovat peräisin yksittäisistä atomeista ja ainemolekyyleistä, ferromagneettisten materiaalien ominaisuudet riippuvat kiderakenteesta.
- Ferromagneettisilla materiaaleilla, toisin kuin esimerkiksi paramagneeteilla, on korkea magneettinen permeabiliteetti.
- Permeabiliteetin lisäksi ferromagneetit eroavat paramagneettisista materiaaleista siinä, että niillä on riippuvainen suhde magnetisoinnin ja magnetoivan kentän voimakkuuden välillä, jolla on tieteellinen nimi - magneettinen hystereesi. Monet ferromagneettiset materiaalit, kuten koboltti ja nikkeli, sekä niihin perustuvat seokset ovat saman ilmiön kohteena. Muuten, magneettinen hystereesi antaa magneeteille mahdollisuuden ylläpitää magnetisoitumistilaa pitkään.
- Jotkin ferromagneettiset materiaalit voivat myös muuttaa muotoaan ja kokoaan magnetoituessaan. Tätä ilmiötä kutsutaan magnetostriktioksi, ja se ei riipu pelkästään ferromagneetin tyypistä, vaan myös muista yhtä tärkeistä tekijöistä, esimerkiksi kenttien voimakkuudesta ja kristallografisten akselien sijainnista niihin nähden.
- Toinen ferromagneettisen aineen mielenkiintoinen ominaisuus on kyky menettää magneettisia ominaisuuksiaan tai yksinkertaisesti sanottuna muuttua paramagneetiksi. Tämä vaikutus voidaan saavuttaa kuumentamalla materiaalia ns. Curie-pisteen yläpuolelle, kun taas paramagneettiseen tilaan siirtymiseen ei liity sivuvaikutuksia ja se on käytännössä näkymätön paljaalla silmällä.silmä.
Ferromagneettien käyttöalue
Kuten näet, ferromagneettisella materiaalilla on erityisen tärkeä paikka nykyaikaisessa tekniikan maailmassa. Sitä käytetään valmistukseen:
- kestomagneetit;
- magneettiset kompassit;
- muuntajat ja generaattorit;
- elektroniset moottorit;
- sähköiset mittauslaitteet;
- vastaanottimet;
- lähettimet;
- vahvistimet ja vastaanottimet;
- kiintolevyt kannettaville ja PC-tietokoneille;
- kaiuttimet ja tietyntyyppiset puhelimet;
- nauhurit.
Aiemmin joitakin pehmeitä magneettisia materiaaleja käytettiin myös radiotekniikassa magneettinauhojen ja -filmien luomiseen.
