Materiały magnetycznie twarde - Polski Serwis Naukowy

Materiały magnetycznie twarde – umowna grupa materiałów wykazujących własności ferromagnetyczne, dla których wartość natężenia koercji HC jest powyżej 10 kA/m (typowo powyżej 100 kA/m, do 24 MA/m). Materiały magnetycznie twarde nazywane są również magnesami trwałymi.

Własności magnetyczne

Energia magnetyczna magnesu (czerwona krzywa), obliczona jako iloczyn indukcji magnetycznej B i natężenia pola magnetycznego H dla krzywej odmagnesowania (niebieska krzywa) przechodzącej przez punkty remanencji Br i koercji BHC. Punkty Ba i Ha wyznaczają optymalny punkt pracy magnesu dla którego energia magnetyczna przyjmuje maksimum

Pętla histerezy materiału magnetycznie twardego jest stosunkowo "szeroka" z uwagi na duże wartości HC.

Nikiel (Ni, łac. niccolum) - pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Został odkryty w roku 1751 przez Cronstedta. W 1804 otrzymano go po raz pierwszy w stanie czystym. Przed naszą erą był używany w stopach z miedzią i cynkiem.

Energia magnetyczna wyraża wartość chwilowej energii magnetostatycznej zgromadzonej w materiale magnetycznym. Energia magnetyczna jest iloczynem lokalnej indukcji magnetycznej B i natężenia pola magnetycznego H, a jej jednostką jest J/m3 (dżul na metr sześcienny).

Pożądanymi parametrami materiału magnetycznie twardego są:

duża wartość remanencji (indukcji szczątkowej), pozwalająca uzyskać siły mechanicznej (proporcjonalnej do kwadratu indukcji)

duże natężenie koercji, pozwalające na uzyskanie jak największej energii magnetycznej

odpowiednie własności mechaniczne (w zależności od zastosowania)

odporność na korozję

Zastosowanie

Magnetyki twarde stosuje się wszędzie tam, gdzie wymagane jest silne stałe pole lub indukcja magnetyczna. Do najprostszych zastosowań należą wykorzystania siły mechanicznego przyciągania ozdobnych magnesów na chłodziarkach lub zapięć w damskich torebkach.

Elektrownia wiatrowa to zespół urządzeń produkujących energię elektryczną, wykorzystujących do tego turbiny wiatrowe. Energia elektryczna uzyskana z wiatru jest uznawana za ekologicznie czystą, gdyż, pomijając nakłady energetyczne związane z wybudowaniem takiej elektrowni, wytworzenie energii nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa.

Miedź (Cu, łac. cuprum) – pierwiastek chemiczny, z grupy metali przejściowych układu okresowego. Nazwa miedzi po łacinie (a za nią także w wielu innych językach, w tym angielskim) pochodzi od Cypru, gdzie w starożytności wydobywano ten metal. Początkowo nazywano go metalem cypryjskim (łac. cyprum aes), a następnie cuprum. Posiada 26 izotopów z przedziału mas 55-80. Trwałe są tylko dwa: 63 i 65.

Wykorzystuje się je również w silnikach lub generatorach synchronicznych (szczególnie w elektrowniach wiatrowych) oraz w siłownikach elektromagnetycznych lub czujnikach.

Przykłady materiałów

Jest kilka grup magnetyków twardych:

stopy metali ferromagnetycznych, np. Alnico zawierające Fe, Co, Ni, Al, Cu

twarde ferryty, o składzie MOFe12O, gdzie MO jest zwykle tlenkiem baru lub strontu

magnesy na bazie metali ziem rzadkich, przykładowe składy chemiczne to: Nd2Fe14B, SmCo5.

Przypisy

M. Soiński, Materiały magnetyczne w technice, Biblioteka Centralnego Ośrodka Szkolenia i Wydawnictw SEP, Polska, 2001, str. 83