V závislosti od magnetických vlastností sú látky diamagnety, paramagnety a feromagnety. A práve feromagnetický materiál má špeciálne vlastnosti, ktoré sa líšia od ostatných.
Aký je to druh materiálu a aké má vlastnosti
Feromagnetický materiál (alebo feromagnetik) je látka, ktorá je v pevnom kryštalickom alebo amorfnom stave, ktorá je magnetizovaná v neprítomnosti akéhokoľvek magnetického poľa iba pri nízkej kritickej teplote, t.j. pri teplote pod Curieovým bodom.. Magnetická citlivosť tohto materiálu je pozitívna a presahuje jednotu. Niektoré feromagnety môžu mať spontánnu magnetizáciu, ktorej sila bude závisieť od vonkajších faktorov. Okrem iného majú takéto materiály vynikajúcu magnetickú permeabilitu a sú schopné zosilniť vonkajšie magnetické pole niekoľko stotisíckrát.
Skupiny feromagnetík
Celkovo existujú dve skupiny feromagnetického materiálu:
- Magneticky mäkká skupina. Feromagnety tejto skupiny majú maléindikátory intenzity magnetického poľa, ale majú vynikajúcu magnetickú permeabilitu (menej ako 8,0×10-4 H/m) a nízke hysterézne straty. Mäkké magnetické materiály zahŕňajú: permalloys (zliatiny s prídavkom niklu a železa), oxidové feromagnety (ferity), magnetodielektrikum.
- Magneticky tvrdá (alebo magneticky tvrdá skupina). Vlastnosti feromagnetických materiálov tejto skupiny sú vyššie ako vlastnosti predchádzajúcej. Magnetické pevné látky majú vysokú intenzitu magnetického poľa a dobrú magnetickú permeabilitu. Sú hlavnými materiálmi na výrobu magnetov a zariadení, kde sa využíva donucovacia sila a vyžaduje sa výborná magnetická susceptibilita. Magneticky tvrdá skupina zahŕňa takmer všetky uhlíkové a niektoré legované ocele (kob alt, volfrám a chróm).
Materiály magneticky mäkkej skupiny
Ako už bolo spomenuté vyššie, skupina mäkkých magnetov zahŕňa:
- Permalloy, ktoré pozostávajú iba zo zliatin železa a niklu. Chróm a molybdén sa niekedy pridávajú do permalloyí na zvýšenie priepustnosti. Správne vyrobené permalloye majú vysokú magnetickú permeabilitu a koercitivitu.
- Ferity sú feromagnetický materiál pozostávajúci z oxidov železa a zinku. Na zníženie odolnosti sa do železa a zinku často pridávajú oxidy mangánu alebo niklu. Preto sa ferity často používajú ako polovodiče pre vysokofrekvenčné prúdy.
- Magnetodielektrikasú práškovou zmesou železa, magnetitu alebo permalloy prášku obaleného dielektrickým filmom. Rovnako ako ferity, magnetodielektriká sa používajú ako polovodiče v širokej škále zariadení: zosilňovače, prijímače, vysielače atď.
Materiály tvrdej magnetickej skupiny
Nasledujúce materiály patria do skupiny tvrdých magnetov:
- Uhlíkové ocele vyrobené zo zliatiny železa a uhlíka. V závislosti od množstva uhlíka sa rozlišujú: nízkouhlíkové (menej ako 0,25 % uhlíka), stredne uhlíkové (od 0,25 do 0,6 % uhlíka) a vysoko uhlíkové ocele (do 2 % uhlíka). Okrem železa a uhlíka môže byť do zloženia zliatiny zahrnutý aj kremík, horčík a mangán. Ale najkvalitnejšie a vhodné feromagnetické materiály sú tie uhlíkové ocele, ktoré majú najmenšie množstvo nečistôt.
- Zliatiny na báze prvkov vzácnych zemín, ako sú zliatiny samária a kob altu (zlúčeniny SmCo5 alebo Sm2Co17). Majú vysokú magnetickú permeabilitu so zvyškovou indukciou 0,9 T. Zároveň je magnetické pole vo feromagnetikách tohto typu tiež 0,9 T.
- Iné zliatiny. Patria sem: volfrám, horčík, platina a zliatiny kob altu.
Rozdiel medzi feromagnetickým materiálom a inými látkami s magnetickými vlastnosťami
Na začiatku článku bolo povedané, že feromagnety majú špeciálne vlastnosti, ktoré sa výrazne líšiaz iných materiálov a tu je niekoľko dôkazov:
- Na rozdiel od diamagnetov a paramagnetov, ktoré odvodzujú svoje vlastnosti od jednotlivých atómov a molekúl hmoty, vlastnosti feromagnetických materiálov závisia od kryštálovej štruktúry.
- Ferromagnetické materiály, na rozdiel napríklad od paramagnetov, majú vysoké hodnoty magnetickej permeability.
- Okrem permeability sa feromagnety líšia od paramagnetických materiálov tým, že medzi magnetizáciou a silou magnetizačného poľa majú závislý vzťah, ktorý má vedecký názov – magnetická hysteréza. Mnoho feromagnetických materiálov, ako je kob alt a nikel, ako aj zliatiny na ich báze, podlieha podobnému javu. Mimochodom, práve magnetická hysterézia umožňuje magnetom udržiavať stav magnetizácie po dlhú dobu.
- Niektoré feromagnetické materiály majú tiež schopnosť meniť svoj tvar a veľkosť pri magnetizácii. Tento jav sa nazýva magnetostrikcia a závisí nielen od typu feromagnetika, ale aj od iných nemenej dôležitých faktorov, napríklad od sily polí a umiestnenia kryštalografických osí vzhľadom na ne.
- Ďalšou zaujímavou vlastnosťou feromagnetickej látky je schopnosť stratiť svoje magnetické vlastnosti alebo, zjednodušene povedané, zmeniť sa na paramagnet. Tento efekt je možné dosiahnuť zahriatím materiálu nad takzvaný Curieov bod, pričom prechod do paramagnetického stavu nie je sprevádzaný žiadnymi vedľajšími účinkami a je voľným okom prakticky neviditeľný.oko.
Oblasť použitia feromagnetík
Ako môžete vidieť, feromagnetický materiál zaujíma mimoriadne dôležité miesto v modernom svete technológií. Používa sa pri výrobe:
- permanentné magnety;
- magnetické kompasy;
- transformátory a generátory;
- elektronické motory;
- elektrické meracie prístroje;
- receivers;
- vysielače;
- zosilňovače a prijímače;
- pevné disky pre notebooky a počítače;
- reproduktory a niektoré typy telefónov;
- rekordéry.
V minulosti sa niektoré mäkké magnetické materiály používali aj v rádiotechnike na vytváranie magnetických pások a filmov.
