Магнитные материалы и их применение. Виды и типы магнитов

3 разных типа магнитов и их применение

Магнитные материалы и их применение. Виды и типы магнитов

Магниты – это материалы, которые генерируют поле, которое притягивает или отталкивает некоторые другие материалы (например, железо и никель) с определенного расстояния. Это невидимое поле, известное как магнитное поле, отвечает за ключевые свойства магнита.

Древние люди использовали магниты по крайней мере с 500 г. до н.э., и самые ранние известные описания таких материалов и их характеристики происходят из Китая, Индии и Греции около 25 веков назад. Однако искусственные магниты были созданы еще в 1980-х годах.

Очевидно, что не все магниты состоят из одних и тех же веществ, и поэтому их можно разделить на разные классы в зависимости от их состава и источника магнетизма. Ниже приведен подробный список трех основных типов магнитов с указанием их свойств, прочности, а также промышленного и непромышленного применения.

1. Постоянные магниты

После намагничивания постоянные магниты могут сохранять магнетизм в течение продолжительного времени. Они сделаны из материалов, которые могут намагничиваться и создают собственное постоянное магнитное поле.
Обычно постоянные магниты изготавливаются из четырех различных типов материалов:

I) Ферритовые магниты

Стек ферритовых магнитов | Изображение предоставлено: Викимедиа

Ферритовые магниты (также называемые керамическими магнитами) являются электроизоляционными. Они темно-серого цвета и выглядят как карандашный грифель.

Ферриты обычно представляют собой ферромагнитные керамические соединения, получаемые путем смешивания больших количеств оксида железа с металлическими элементами, такими как марганец, барий, цинк и никель. Некоторые ферриты имеют кристаллическую структуру, например ферриты стронция и бария.

Они довольно популярны благодаря своей природе: они не подвержены коррозии и, следовательно, используются для продления жизненного цикла многих продуктов. Ферритовые магниты могут использоваться в чрезвычайно жарких условиях (до 300 градусов Цельсия), и стоимость изготовления таких магнитов также низкая, особенно если они производятся в больших объемах.

Они могут быть далее подразделены на «твердые», «полужесткие» или «мягкие» ферриты, в зависимости от их магнитных свойств.

Поскольку твердые ферриты трудно размагничивать, они обладают высокой коэрцитивной силой. Они используются для изготовления магнитов, например небольших электродвигателей и громкоговорителей. Мягкие ферриты, с другой стороны, имеют низкую коэрцитивную силу и используются для изготовления электронных индукторов, трансформаторов и различных микроволновых компонентов.

II) магниты Алнико

Магнит-подкова из алнико 5 | Эта U-образная форма образует мощное магнитное поле между полюсами, позволяя магниту захватывать тяжелые ферромагнитные материалы.

Магниты алнико состоят из алюминия (Al), никеля (Ni) и кобальта (Co), отсюда и название al-ni-co. Они часто включают титан и медь.

В отличие от керамических магнитов, они являются электропроводящими и имеют высокие температуры плавления.

Чтобы классифицировать их (основываясь на их магнитных свойствах и химическом составе), Ассоциация производителей магнитных материалов присвоила им номера, такие как Alnico 3 или Alnico 7.

Алникос был самым сильным типом постоянных магнитов до развития редкоземельных магнитов в 1970-х годах. Известно, что они создают высокую напряженность магнитного поля на своих полюсах – до 0,15 Тесла, что в 3000 раз сильнее, чем магнитное поле Земли.

Сплавы Alnico могут сохранять свои магнитные свойства при высоких рабочих температурах, вплоть до 800 градусов Цельсия. Фактически, они являются единственными магнитами, которые имеют магнетизм при нагревании раскаленным докрасна.

Эти магниты широко используются в бытовых и промышленных применениях: несколько примеров – это магнетронные трубки, датчики, микрофоны, электродвигатели, громкоговорители, электронные трубки, радары.

III) Редкоземельные магниты

Как следует из названия, редкоземельные магниты изготавливаются из сплавов редкоземельных элементов. Это самый сильный тип постоянных магнитов, разработанный в 1970-х годах. Их магнитное поле может легко превышать 1 Тесла.

Два типа редкоземельных магнитов – самарий-кобальтовые и неодимовые магниты. Оба уязвимы для коррозии и очень хрупкие. Таким образом, они покрыты определенным слоем (слоями), чтобы защитить их от сколов или поломок.

Самарий-кобальтовые магниты состоят из празеодима, церия, гадолиния, железа, меди и циркония. Они могут сохранять свои магнитные свойства при высоких температурах и обладают высокой устойчивостью к окислению.

Из-за их меньшей напряженности магнитного поля и высокой стоимости производства они используются реже, чем другие редкоземельные магниты. В настоящее время они используются в настольном ядерно-магнитно-резонансном спектрометре, высококачественных электродвигателях, турбомашиностроении и во многих областях, где производительность должна соответствовать изменению температуры.

Неодимовые магниты, с другой стороны, являются наиболее доступным и сильным типом редкоземельных магнитов. Они представляют собой тетрагональную кристаллическую структуру, изготовленную из сплавов неодима, бора и железа.

Благодаря своим меньшим размерам и небольшому весу они заменили ферритовые и алникомагниты в многочисленных применениях в современных технологиях. Например, неодимовые магниты в настоящее время используются в головном приводе для компьютерных жестких дисков, электродвигателей для аккумуляторных инструментов, механических переключателей электронных сигарет и динамиков мобильных телефонов.

IV) одномолекулярные магниты

Универсальный внутриклеточный белок, называемый ферритином, считается магнитом с одной молекулой. Он хранит железо и выпускает его контролируемым образом.

К концу 20-го века ученые узнали, что некоторые молекулы [которые состоят из ионов парамагнитного металла] могут проявлять магнитные свойства при очень низких температурах.

Теоретически они способны хранить информацию на уровне магнитных доменов и обеспечивать гораздо более плотный носитель, чем традиционные магниты.

Одномолекулярные магниты состоят из кластеров марганца, никеля, железа, ванадия и кобальта. Было обнаружено, что некоторые цепные системы, такие как одноцепные магниты, сохраняют магнетизм в течение длительного периода времени при более высоких температурах.

Исследователи в настоящее время изучают монослои таких магнитов. Одним из ранних соединений, которое было исследовано в качестве одно-молекулярного магнита, является додекануклеарная марганцевая клетка.

Потенциальные возможности применения этих магнитов огромны. К ним относятся квантовые вычисления, хранение данных, обработка информации и биомедицинские приложения, такие как контрастные агенты МРТ.

2. Временные магниты

Некоторые объекты могут быть легко намагничены даже слабым магнитным полем. Однако, когда магнитное поле удалено, они теряют свой магнетизм.

Временные магниты различаются по составу: они могут быть любым объектом, который действует как постоянный магнит в присутствии магнитного поля. Например, магнитомягкий материал, такой как никель и железо, не будет притягивать скрепки после удаления внешнего магнитного поля.

Когда постоянный магнит подносится к группе стальных гвоздей, гвозди прикрепляются друг к другу, а затем к постоянному магниту. В этом случае каждый гвоздь становится временным магнитом, а когда постоянный магнит удаляется, они больше не прикрепляются друг к другу.

Временные магниты в основном используются для изготовления временных электромагнитов, сила которых может варьироваться в соответствии с требованиями. Они также используются для разделения материалов, сделанных из металла, на складах металлолома и дают новый импульс современной технологии – от высокоскоростных поездов до высокотехнологичного пространства.

3. Электромагнит

Электромагнит притягивающий железные опилки

Электромагнит был изобретен британским ученым Уильямом Стердженом в 1824 году. Затем он был систематически усовершенствован и популяризирован американским ученым Джозефом Генри в начале 1830-х годов.

Электромагниты представляют собой плотно намотанные витки провода, которые функционируют как магниты при прохождении электрического тока. Его также можно классифицировать как временный магнит, поскольку магнитное поле исчезает, как только ток отключается.

Полярность и напряженность магнитного поля, создаваемого электромагнитом, можно регулировать, изменяя направление и величину тока, протекающего через провод. Это главное преимущество электромагнитов перед постоянными магнитами.

Для усиления магнитного поля катушка обычно наматывается на сердечник из «мягкого» ферромагнитного материала, такого как мягкая сталь. Провод, свернутый в одну или несколько петель, называется соленоидом.

Эти типы магнитов широко используются в электрических и электромеханических устройствах, включая жесткие диски, громкоговорители, жесткие диски, трансформаторы, электрические звонки, МРТ-машины, ускорители частиц и различные научные приборы.

Электромагниты также используются в промышленности для захвата и перемещения тяжелых предметов, таких как металлолом и сталь.

Источник: https://new-science.ru/3-raznyh-tipa-magnitov-i-ih-primenenie/

Магнитные материалы и их применение

Магнитные материалы и их применение. Виды и типы магнитов

В электротехнике ферромагнетики играют существенную роль. К ферримагнитным материалам могут предъявляться разные требования в зависимости от их назначения.

Постоянные магниты

Были созданы специальные магнитные материалы с заданными свойствами. Так, для того чтобы получить постоянный магнит необходимо найти ферромагнетик у которого петля гистерезиса была бы максимально широкой. Что значило бы, при нулевом внешнем магнитном поле (после его выключения) остаточная намагниченность была максимально большой.

Велика, также коэрцитивная сила таких магнетиков. Для такого вещества границы доменов должны оставаться неизменными. Такой материал был создан. Его название $AlNiCo V$ — это сплав, он имеет состав: $51\% Fe, 8\%Al, 14\%Ni, 24\% Co, 3\% Cu$. Движение доменных стенок в этом сплаве крайне затруднительно.

В процессе затвердевания AlNiCo V образует «вторую фазу», которая имеет зерненый состав. Вещество охлаждают во внешнем магнитном поле, при этом зерна растут в нужной ориентации. Кроме прочего материал еще подвергается механической обработке таким образом, что его кристаллы выстраиваются в виде продолговатых зерен в направлении линий преимущественной намагниченности.

Петлю гистерезиса для этого ферромагнетика получают в 500 раз шире, чем петля гистерезиса мягкого железа. $AlNiCo$ — термостабильный магнит, имеет высокую коррозионную и радиационную стойкость. Остаточная намагниченность порядка $B_r\sim 1,1-1,5\ Тл,$ коэрцитивная сила $H_k=0,5-1,9\ кЭ$ (кило эрстед). Максимальная рабочая температура до $450oС$.

Сейчас делаются попытки сделать наноструктурные сплавы. Используются в акустических системах, студийных микрофонах, звукоснимателях, электродвигателях, реле, сенсорах.

  • Курсовая работа 400 руб.
  • Реферат 220 руб.
  • Контрольная работа 230 руб.

Спеченные редкоземельные магниты на основе SmCo. Не требуют защитного покрытия, имеют высокие рабочие температуры и высокую коэрцитивную силу, то есть устойчивы к размагничиванию. Но довольно хрупкие и очень дорогие.

Остаточная намагниченность порядка $B_r\sim 0,8-\ 1,1Тл,$ коэрцитивная сила $H_k=8-10\ кЭ.

\ $ Используют в космических аппаратах, мобильной телефонии, компьютерной технике, авиастроении, медицинском оборудовании, микро электромеханических приборах.

Неодимовые магниты, сплавы Nd-Fe-B. Рабочие температуры невысокие $-60-220oC$. Довольно хрупкие. Если перегреты требуют перемагничивания. Подвержены коррозии.

Легко обрабатываются механически, гибкие. Спечённые неодимовые магниты имеют наибольшую остаточную намагниченность порядка $B_r\sim 1-\ 1,4Тл$, коэрцитивная сила $H_k=12\ кЭ.

\ $ Используются в компьютерной технике, двигателях, датчиках.

Магниты могут терять намагниченность при механических вибрациях, деформациях, перепадах температуры.

Полное размагничивание происходит при температуре выше точки Кюри, в сильных магнитных полях, если ферромагнит находится в затухающем переменном магнитном поле или постоянное внешнее поле имеет противоположное направление к внутреннему полю. Железные магниты размагничиваются при комнатных условиях многие десятки лет. Многие искусственно созданные магниты стареют быстро.

Постоянные магниты также применяются:

  • В качестве зажимов, крепления, фиксации предметов.
  • Для поиска железных предметов методами зондирования, уборки металлического мусора.

Использование «мягких» ферромагнетиков

Ферромагнетики используют при изготовлении трансформаторов и двигателей. Но в данном случае ферромагнетик должен обладать иными свойствами, чем пригодный для постоянных магнитов. Материал должен быть «мягким» в магнитном отношении.

Его намагниченность должна легко меняться при изменении внешнего магнитного поля. Требованиями к ферромагнетику в этом случае являются: высокая магнитная проницаемость и слабый гистерезис.

В данном случае применяют чистые вещества без примесей с минимальным количеством доменов, стенки доменов должны легко перемещаться. Анизотропию кристаллов пытаются минимизировать. В таком случае, если зерна вещества находятся под неправильным углом к полю, магнетик все равно хорошо намагничивается.

Так, подобрали сплав железа и никеля (около 80\% Ni и 20\%Fe) легированный хромом, медью или кремнием, при этом получается очень «мягкий» сплав, который легко намагничивается. Такие вещества называют пермаллоями.

Хорошие магнитные свойства пермаллоя, который содержит 78,5 никеля получены при двухэтапной термической обработки сплава. На первом этапе его нагревают до $900-950oС$ и выдерживают около часа, затем охлаждают с низкой скоростью. На втором этапе нагрев происходит до $600oС$ и охлаждение при комнатной температуре со скоростью 1500 $\frac{град}{мин}$.

Они используются в качественных трансформаторах, но не годятся для постоянных магнитов. Пермаллои не терпят деформаций, их свойства существенно изменяются.

Сплавы с максимальной магнитной проницаемостью используют для сердечников малоразмерных трансформаторов, реле, магнитных экранов, магнитных усилителей, реле. Сплавы с повышенным удельным сопротивлением применяют для сердечников импульсных трансформаторов, высокочастотной аппаратуры.

При расчете разного рода устройств переменного тока, которые содержат ферромагнетики, всегда проводят расчет теплового эффекта при гистерезисе.

Наличие этого явления в железных сердечниках трансформаторов или вращающихся якорях генераторов постоянного тока приводит к затратам части энергии на тепло гистерезиса, что снижает КПД устройств.

Значит, для подобных устройств, следует подбирать специальные сорта ферромагнетиков, площадь петли гистерезиса для которых, минимальна.

Исследования показали, что некоторые сплавы неферромагнитных металлов в определенном соотношении компонент имеют сильные ферромагнитные свойства. Например, марганец — висмут, хром — теллур и др.

Ферриты

В том случае если величина намагничивания подрешеток отличается, то возникает некомпенсированный антиферромагнетизм. Тело может иметь значительный магнитный момент. Такие вещества называют ферримагнетиками. По своим магнитным свойствам они аналогичны ферромагнетикам.

Если ферримагнетики имеют полупроводниковые свойства, то их называют ферритами — магнитные полупроводники, которые имеют большое удельное электросопротивление (около ${10}2-{10}6Ом\cdot см$). Намагниченность насыщения у ферримагнетиков меньше, чем у ферромагнетиков.

Они полезны только при слабых полях. Ферриты — ферромагнитные изоляторы. Вихревые токи, которые создаются в них в полях с высокой частотой очень маленькие, это позволяет использовать ферриты в микроволновой технике.

Микрополя проникают внутрь ферритов, тогда как в ферромагнетиках это не возможно из-за вихревых токов.

Эти вещества, также используют в радиотехнике при больших частотах, там, где в ферромагнетиках из-за их большой проводимости возникают большие потери на вихревые токи.

Пример 1

Задание: Какой из ферромагнитных материалов, на рис.1 наиболее пригоден для электромагнитов с быстрой регулировкой подъёмной силы? Для постоянного магнита?

Рис. 1

Решение:

Для постоянного магнита более пригоден ферромагнетик с широкой петлей гистерезиса, которой соответствует большая коэрцитивная сила, позволяющая веществу размагничиваться с меньшей скоростью и большая остаточная намагниченность. Значит, ферромагнетик с номером 1 более пригоден для постоянного магнита.

Для электромагнита с быстрой регулировкой необходим ферромагнетик, у которого петля гистерезиса узкая, меньше коэрцитивная сила и остаточная намагниченность, следовательно, для этих целей удобнее ферромагнетик номер 2.

Пример 2

Задание: Можно ли электромагнитным краном переносить раскаленные стальные трубы?

Решение:

Очевидно, что делать этого не стоит, так как ферромагнитные свойства при температурах выше точки Кюри ферромагнетиком утрачиваются, и он станет парамагнетиком с очень малой магнитной проницаемостью и его магнитные свойства станут недостаточными, для использования в качестве средства транспортировки труб.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/magnetiki/magnitnye_materialy_i_ih_primenenie/

Постоянные магниты

Были созданы специальные материалы с заданными свойствами. Для получения постоянного магнита необходимо отыскать ферромагнетик с максимально широкой петлей гистерезиса. То есть при нулевом внешнем магните остаточная намагниченность будет максимально большая. Такие магнетики обладают высокой коэрцитивной силой. Вещество должно иметь неизменные границы доменов.

Было произведено создание такого материала: AlNiCoV. В состав сплава входили 51%Fe, 8% Al, 14%Ni, 24%C0, 3%Cu. Материал характеризуется затруднительным движением доменных стенок. Когда AlNiCoV затвердевает, происходит образование «второй фазы», которая обладает зернистым составом.

Вещество проходит охлаждение во внешнем магнитном поле, причем увеличение зерен идет в необходимой ориентации. Материал проходит механическую обработку таким образом, что выстраивание кристаллов происходит в виде продолговатых зерен по направлению линий преимущественной намагниченности.

Петля гистерезиса такого ферромагнетика должна быть в 500 раз шире петли мягкого железа.
AlNiCo является термостабильным магнитом с высокой коррозионной и радиационной стойкостью.

Обладает остаточной намагниченностью порядка Br~1,1-1,5 Тл, коэрцитивной силой Hk=0,5-1,9 кЭ. Максимальная рабочая температура достигает 450 °C. На данный момент предпринимаются попытки изготовления наноструктурных сплавов.

Их применяют в акустических системах, студийных микрофонах, электродвигателях, сенсорах.

Спеченные редкоземельные магниты на основе SmCo

Такие магниты не требуют защитного покрытия, так как имеют высокую рабочую температуру и коэрцитивную силу, иначе говоря, устойчивы к размагничиванию. Являются довольно хрупкими и очень дорогими.

Обладают остаточной намагниченностью порядка Br~0,8-1,1 Тл, коэрцитивной силой Hk=8-10 кЭ.

Их применяют в космических аппаратах, мобильной телефонии, компьютерной технике, авиастроении, медицинском оборудовании, микро-электромеханических приборах.

Неодимовые магниты. Сплавы Nd-Fe-B

Являются довольно хрупкими с достаточно невысокими рабочими температурами -60-220 °С. При перегревании нуждаются в перемагничивании. Подвергаются коррозии. Такие магниты легко обрабатываются механически, обладают гибкостью. Они имеют самое высокое значение остаточной намагниченности порядка Br~1-1,4 Тл, коэрцитивной силы Hk=12 кЭ. Применимы в компьютерной технике или датчиках.

При перепадах температур, деформациях, механических вибрациях магниты могут терять свойства намагниченности.

Полного размагничивания они достигают при температуре выше точки Кюри в сильных магнитных полях, если ферромагнит располагается в затухающем переменном магнитном поле или постоянное внешнее имеет противоположное направление относительно внутреннего. Железные магниты могут размагничиваться в домашних условиях очень долго. Искусственно созданные могут быстро стареть.

Постоянные магниты применимы:

  • как зажимы, крепления, фиксация предметов;
  • для поиска железных предметов методом зондирования.

Опиши задание

Использование «мягких» ферромагнетиков

Такие ферромагнетики применяют при изготовлении двигателей. Но данный случай предполагает свойства, отличные от постоянных магнитов. То есть в магнитном отношении материал должен быть «мягким». Намагниченность изменяется при модификации внешнего магнитного поля. Тогда ферромагнетик должен обладать высокой магнитной проницаемостью и слабым гистерезисом.

Данный случай подразумевает применение чистых веществ без примесей и с минимальным количеством доменов, причем их стенки должны с легкостью перемещаться. Происходит минимизация анизотропии кристаллов.

Если нахождение зерен под неправильным углом к полю, магнетик все равно намагнитится. Специальный подобранный сплав железа и никеля (около 80\%Ni и 20\%Fe), легированный хромом, медью или кремнием, получается «мягким» и легко намагничивается.

Такие вещества получили названия пермаллоев.

Хорошими магнитными свойствами обладает пермаллой, содержащий 75,8% никеля, полученный при двухэтапной обработке сплава. На первом этапе температура достигает 900-950 °C в течение часа, после чего происходит охлаждение с низкой скоростью. Второй этап подразумевает нагрев до
600 °C и охлаждение при комнатной температуре со скоростью 1500 градмин.

Чаще всего их применяют в трансформаторах, однако они непригодны для использования в качестве постоянных магнитов. Пермаллои не следует подвергать деформации, так как происходит изменение их свойств.

При наличии максимального значения магнитной проницаемости сплава используют для сердечников малоразмерных трансформаторов, магнитных экранов, реле. Если имеется повышенное удельное сопротивление, то применяют для сердечников импульсных трансформаторов или высокочастотной аппаратуры.

При расчете разного рода устройств переменного тока, содержащие ферромагнетики, необходимо оценивать тепловой эффект при гистерезисе.

Это явление в железных сердечниках трансформаторов или вращающихся якорях генераторов постоянного тока приводит к затратам части энергии на тепло гистерезиса, уменьшающим КПД устройства.

Отсюда следует, что для такого оборудования подбираются специальные виды ферромагнетиков, у которых площади петель гистерезиса минимальные

По исследованиям стало видно наличие мильных ферромагнитных свойств у некоторых неферромагнитных металлов при определенном их соотношении. К ним относят марганец-висмут, хром-теллур и другие.

Ферриты

Определение 1

При наличии отличий во время намагничивания подрешеток, возникает некомпенсированный антиферромагнетизм. Это объясняется присутствием у тела значительного магнитного момента. Данные вещества получили название ферримагнетиков.

Их магнитные свойства не отличаются от свойств ферромагнетиков.

Определение 2

Если ферримагнетики обладают полупроводниковыми свойствами, то их называют ферритами – магнитными полупроводниками, имеющими большое удельное сопротивление (около 102-106 Ом·см).

Намагниченность насыщения у ферримагнетиков намного меньше, чем у ферромагнетиков. Они применимы только при наличии слабого поля. Ферриты называют ферромагнитными изоляторами.

Создаваемые в них вихревые токи в полях с высокой частотой по значению очень малы, что позволяет использовать их в микроволновой технике.

Микрополя проникают внутрь ферритов, когда в ферромагнетиках это невозможно по причине наличия вихревых токов.

Вещества используют в радиотехнике при наличии больших частот, где в ферромагнетиках из-за большой проводимости появляются огромные потери на вихревые токи.

Пример 1

Дан рисунок, на котором изображены два ферромагнитных материала. Какой из них наиболее пригодный для электромагнитов с быстрой регулировкой подъемной силы? Для использования в качестве постоянного магнита?

Рисунок 1

Решение

У постоянного магнита более применим ферромагнетик с широкой петлей гистерезиса с соответствующей большей коэрцитивной силой, позволяющей веществу размагничиваться с меньшей скоростью и большой остаточной намагниченностью. Отсюда следует, что ферромагнетик под номером 1 считается наиболее пригодным для использования в качестве постоянного магнита.

Для электромагнита с быстрой регулировкой требуется ферромагнетик, имеющий узкую петлю гистерезиса, меньшую коэрцитивную силу и остаточную намагниченность. Отсюда следует, что подходящим вариантом будет ферромагнетик под номером 2.

Пример 2

Возможно ли переносить раскаленные стальные трубы при помощи электромагнитного крана?

Решение

Это делать не стоит. Ферромагнитные свойства при температурах выше точки Кюри исчезают, она становится парамагнетиком с малой магнитной проницаемостью. Отсюда следует вывод, что наличие его магнитных свойств не будет достаточно для использования его как средство переноса труб.

Источник: https://Zaochnik.com/spravochnik/fizika/magnitnoe-pole/magnitnye-materialy-i-ih-primenenie/

Мощные магниты

Магнитные материалы и их применение. Виды и типы магнитов

С раннего детства человек не перестаёт удивляться поразительным способностям магнитов – притягивать к себе различные металлические предметы. Постоянные магниты (ПМ) – самый распространённый вид этого феномена. Их различают по силе магнитного поля. Существуют особо мощные магниты, созданные на основе сплавов из различных металлов.

Виды магнитов

Какие магниты бывают? Они могут быть трёх типов:

  1. Постоянные М имеют природное происхождение. Изготавливают их из сплавов нескольких магнетиков.
  2. Временные М проявляют свои свойства под воздействием внешнего магнитного поля.
  3. Электромагниты состоят из катушки изолированного провода на сердечнике под напряжением.

Постоянные магниты по составу разделяют на несколько видов:

  • ферриты;
  • неодимовые ПМ;
  • самариевокобальтовые сплавы;
  • альнико;
  • магнитопласты.

Неодимовые ПМ

Неодимовые – очень сильные магниты, делают их из сплава неодима, железа и бора. Источник постоянного магнитного поля представляет собой кристаллическую структуру из связанных между собой атомов в соответствии с формулой Nd2Fe14B. ПМ используется в различных отраслях промышленности, медицине, в электротехнической сфере, электронике и быту.

Самариево-кобальтовые сплавы

В сплаве содержится редкоземельный химический элемент – самарий. Металл обладает сильнейшими магнитными свойствами. Самариево-кобальтовые магниты (СКМ) обладают высокой устойчивостью к коррозии и температурным перепадам, не нуждаются в специальном защитном покрытии.

Богатые месторождения самария расположены в Китае. В этой стране налажено массовое производство СКМ. При определённых условиях самариевые изделия по своей силе превосходят самые мощные неодимовые магниты. СКМ изготавливают двух видов, соответствующих химическим формулам: SmCo5, Sm2Co17.

Важно! СКМ используются практически во всех отраслях промышленности. Магниты являются основой для создания ответственных деталей электродвигателей, генераторов, различных электротехнических приборов. Немаловажную роль СКМ играют в акустических системах, приводах жёстких дисков ПК и пр.

Альнико

Своё название ПМ получили от сокращения наименований составляющих сплава. Это алюминий, никель и кобальт (Альнико). В состав входит ещё железо.

Помимо того, что сплавы обладают большим значением остаточной магнитной индукции (Br), они наделены высокой антикоррозионной стойкостью, а также сохраняют свои магнетические качества при высоких температурах (до 5500С).

Преимуществом ПМ Альнико является то, что они гораздо дешевле СКМ.

Примером Альнико являются подковообразные изделия. Такая форма ПМ обеспечивает максимальное приближение полюсов друг к другу, что позволяет поднимать металлические предметы большого веса.

Одно из свойств альнико изделий – это то, что их можно легко размагничивать, в то же время материал быстро восстанавливает остаточную намагниченность во внешнем магнитном поле. Объясняется это явление низкой коэрцитивной силой.

Магнитопласты

С развитием различных промышленных технологий появилась потребность в ПМ, которые были бы в виде плоских гибких материалов. Проблема была решена с помощью напыления металлического на полимерный листовой материал. Для этого используют такие полимеры, как винил, полистирол, полиамид и пр. Полимерные магниты бывают как гибкими, так и жёсткими.

Одним из ярких примеров использования этих изделий является уплотнительное обрамление внутреннего периметра двери холодильника. Внутри резиновой рамки помещён магнитопласт, который плотно притягивает дверь к металлической поверхности корпуса холодильного агрегата.

К положительным качествам магнитопластов следует отнести следующие:

  • создание многополюсных структур;
  • большой срок службы;
  • устойчивое воспроизводство и стабильность магнитного поля;
  • антикоррозионные качества;
  • прочность и пластичность.

Электромагнит и демагнизатор

Электромагнит – устройство, создающее магнитное поле вокруг сердечника с намотанным проводом. Через витки пропускает ток. Ферритовый стержень в это время становится мощным магнитом.

Действие мощных электромагнитов можно наблюдать в сталеплавильных цехах по переработке металлолома. Мостовой кран опускает магнит в лом. Крановщик включает напряжение, и к электромагнитному диску прилипает несколько сот килограммов металла, который затем отправляют в плавильную печь, выключив ток.

Демагнитизатор действует в обратном порядке – снимает остаточное намагничивание с деталей различных устройств. Его используют там, где наведённые магнитные поля препятствуют работе электротехники и электроники.

Обратите внимание! По своей конструкции размагничиватель ничем не отличается от электромагнита. Разница состоит в том, что на катушку обмотки подаётся не постоянное, а переменное напряжение.

Состав

Неодим – редкоземельный металл с наделённым природой мощным магнетизмом. В периодической системе химический элемент занимает 60 позицию. В чистом виде в природе не встречается. Его выделяют из такого вещества, как дидим, где он находится в смешанном состоянии с другими лантаноидами.

Несмотря на «редкоземельность», элемент довольно распространён в земной коре. Основная добыча металла сосредоточена в Китае.

В ответ на вопрос, что такое представляет собой неодимовый магнит, следует то, что это сплав из неодима и железа с добавлением бора. Для того чтобы получить такой сплав, исходящие компоненты приводят в порошкообразное состояние. После перемешивания состав запекают в специальной печи, заблаговременно помещая смесь в формовочные ёмкости.

Особенности

Использовать в чистом виде редкоземельный металл Nd не позволяют его слабая стойкость к коррозии и мягкость. Чтобы уменьшить эти недостатки, магниты стали делать из вышеупомянутого сплава. Удалось получить мощный магнит, не восприимчивый к коррозионным процессам, хорошо переносящий условия высокой температуры (до 1400С).

Применение

Неодимовые магниты нашли широкое применение в моторостроении для авиационной промышленности. В некоторых медицинских аппаратах НМ исполняют важную роль, как основные функциональные детали. В быту – это различные магнитики, которые крепят на холодильники. Из них также изготавливают разные игрушки-головоломки.

Из НМ получаются отличные держатели ножей на стенах кухонь. Для фиксации мебельных дверей в закрытом состоянии применяют магниты дисковой формы. Домашние умельцы изобретают различные бытовые приспособления, демонстрируя, что можно сделать из неодимового магнита.

В промышленном производстве неодимовые магнитные изделия применяют в различных фильтрационных системах для улавливания мельчайших металлических частиц. С помощью НМ очищают производственные площади от металлической стружки. Магнитами обрабатывают семена зерновых культур для повышения урожайности.

В картере двигателя автомобиля устанавливают пробку с неодимовым магнитом, которая выбирает металлическую крошку из моторного масла.

Можно ли изготовить своими руками

НМ стоят довольно дорого. Многие любители домашних самоделок пытаются узнать, как сделать самому мощный магнит из неодимового сплава. На самом деле производство НМ представляет собой сложный технологический процесс, который воспроизвести в бытовых условиях невозможно.

Дело в том, что сделать неодимовые магниты можно только с помощью порошковой металлургии. Изготовление НМ заключается в спекании порошков неодима, железа и бора. Сложный процесс связан со специальным технологическим оборудованием. Поэтому единственным способом обзавестись мощными магнитами неодимами – это воспользоваться разборкой списанной электроники либо других устройств.

Дополнительная информация. Сверлить или дробить неодимовые магниты категорически нельзя. При нарушении целостности магниты теряют свои свойства. То же происходит, если повредить магнитные поверхности.

Удивительные свойства магнитов всегда привлекали пытливые умы людей. Использование источников магнитного поля принесло мировой цивилизации немало ценных изобретений практически во всех сферах деятельности человечества.

Формула магнитного потока

Источник: https://amperof.ru/teoriya/moshhnye-magnity.html

Виды и типы магнитов — блог Мира Магнитов

Магнитные материалы и их применение. Виды и типы магнитов

Дома, на работе, в собственном авто или в общественном транспорте нас окружают разнообразные типы магнитов. Они обеспечивают работу моторов, датчиков, микрофонов и многих других привычных вещей. При этом в каждой сфере используются различные по своим характеристикам и особенностям устройства. В целом выделяют такие типы магнитов:

Какие бывают магниты

Электромагниты. Конструкция таких изделий состоит из железного сердечника, на который намотаны витки провода. Подавая электрический ток с различными параметрами величины и направленности, удается получать магнитные поля нужной силы и полярности.

Постоянные магниты особенность этой обширной группы материалов состоит в способности очень долго сохранять остаточную намагниченность. Это качество находит свое полезное применение в промышленности и в быту. Магнитная сила и другие важные характеристики постоянных магнитов зависят от их состава и технологии изготовления.

Временные магниты. Некоторые материалы после воздействия внешнего магнитного поля непродолжительное время сохраняют намагниченность. Например, временный магнит можно получить в домашних условиях, просто проведя несколько раз постоянным магнитом в одном направлении по поверхности металлического бруска, гвоздя или другого объекта.

Неодимовые магниты 

Самый востребованный и перспективный магнитный сплав на сегодняшний день – это соединение неодима, железа и бора. Этот редкоземельный супермагнит успешно используются во многих сферах, начиная от производства детских игрушек и мебельных магнитов и заканчивая использованием в составе мощнейших грузозахватов.

Высокая коэрцитивная сила неодимового магнита обеспечивает сохранение магнитных свойств даже в зоне действия интенсивного внешнего поля. Такой особенностью не могут похвастаться другие виды магнитов. Кроме того, важное преимущество неодимового сплава – длительность сохранения свойств.

При соблюдении условий эксплуатации материал будет терять не более 1-2% своей магнитной силы в течение 10 лет. По сути, этот сильный магнит может сохранять свои качества на протяжении столетий. Главное – необходимо обезопасить материал от ударных нагрузок и обеспечить условия, при которых температура не превышала бы допустимых значений.

Благодаря сочетанию низкой цены и хороших магнитных свойств эта группа материалов остается наиболее массовой и распространенной. Ферритовый магнит изготавливается из сплава оксида железа с ферритом стронция или бария. Такой состав материал обеспечивает сохранение магнитных свойств в широком диапазоне температур от –40 до +280 ⁰С.

Обычные магниты в виде блоков, квадратов, колец или подков широко используются в промышленности и в быту.

Кобальтовые магниты

Название этой группы магнитов представляет собой аббревиатуру названий своих составляющих: алюминий, никель и кобальт. Главное преимущество сплава альнико состоит в непревзойденной температурной устойчивости материала.

Другие виды магнитов не могут похвастаться наличием возможности применения при температурах до +550 ⁰С. В то же время этот легкий материал характеризуется слабой коэрцитивной силой. Это означает, что он может полностью размагничиваться при воздействии сильного внешнего магнитного поля.

В то же время благодаря своей доступной цене альнико является незаменимым решением во многих научных и промышленных отраслях.

Легкий, мягкий и гибкий материал изготавливается на основе магнитного порошка. В качестве связующего компонента могут использоваться каучук, винил, акрил, пластик и другие материалы. Из такого сырья можно получить изделия любых форм и размеров. Сила удержания мягких магнитов уступает альтернативным вариантам, но для решения поставленных задач ее вполне достаточно. Гибкие магниты находят свое применение в производстве рекламной продукции, съемных наклеек на авто, а также в изготовлении различных канцелярских и сувенирных товаров.

Современная магнитная продукция

Итак, со сплавами разобрались. Теперь перейдем к тому, какие бывают магниты и какое применение им найти в быту. На самом деле существует огромное разнообразие вариантов подобной продукции: 1) Игрушки. Дартс без острых дротиков, настольные игры, развивающие конструкции – силы магнетизма делают привычные развлечения намного более интересными и увлекательными.

2) Крепления и держатели.Крючки и панели помогут удобно организовать пространство без пыльного монтажа и сверления стен. Постоянная магнитная сила креплений оказывается незаменимой в домашней мастерской, в бутиках и магазинах. Кроме того, им найдется достойное применение в любой комнате. 3) Офисные магниты.

Для презентаций и планерок используются магнитные доски, которые позволяют наглядно и детально представить любую информацию. Также они оказываются крайне полезны в школьных кабинетах и аудиториях университетов. 4) Захваты.Специальные виды магнитов позволяют находить металлические объекты в любых условиях.

Небольшой поисковый магнит может вытянуть из водоема или колодца объект весом 200-300 кг и более. Компактные телескопические устройства позволяются за считанные секунды находить металлические детали в труднодоступных местах. 5) Магнитные опыты.Знакомство с силами магнетизма – это самая веселая и увлекательная часть физики.

Специальные наборы для опытов помогут узнать, как электрический ток меняет направление магнитного поля, а специальная пленка-индикатор позволит увидеть, как на практике направление магнитных сил.

Чтобы узнать подробно, какие бывают магниты и выбрать подходящие изделия для домашнего использования или для применения в своей профессиональной деятельности, изучите каталог интернет-магазина «Мир магнитов». В представленном ассортименте вы найдете очень полезные и нужные вещи, которые помогут сделать жизнь проще и интересней.

Виктория Костюченко

30660 0

Источник: https://MirMagnitov.ru/blog/issledovaniya/vidy-i-tipy-magnitov/

Водителю
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: