A fémek mágneses viselkedésüket az alkotó atomok elektronkonfigurációjából és atomszerkezetéből származtatják. Itt van egy tömör lebontás arról, hogy miért ritkák a mágneses fémek és hogyan működnek:
1. A mágnesesség eredete
Az elektronok centrifugálási és orbitális mozgásából mágneses tulajdonságok merülnek fel. Mindegyik elektron úgy működik, mint egy apró mágnes, mágneses dipólgombot hozva létre. A legtöbb fémben:
A véletlenszerű elektron spin -orientációk megszűnnek, így nincs nettó mágnesesség (pl. Alumínium, réz).
A ferromágneses fémek (vas, kobalt, nikkel) még külső mezők nélkül is igazították az elektronpörgetést, erős mágneses domének létrehozása.
2. A mágneses viselkedés típusai
A fémek a mágneses válasz alapján három kategóriába tartoznak:
|
Beír |
Példák |
Viselkedés |
|
Ferromágneses |
Vas (FE), kobalt (CO), nikkel (NI) |
Erősen vonzza a mágneseket; Tartsa meg a mágnesességet a külső mező eltávolítása után. |
|
Paramágneses |
Alumínium (AL), platina (PT) |
Gyengén vonzza a mágneseket; Nincs megtartott mágnesesség. |
|
Diamagnetikus |
Réz (CU), arany (AU) |
Mágnesek tagadják; Az indukált gyenge ellentétes mezőket. |
3- Miért ritkák a mágneses fémek?
Csak a vas (Fe), a kobalt (CO), a nikkel (NI) és a gadolinium (GD) erős ferromagnetizmust mutat. Ez a ritkaság a következőkből származik:
Cserék interakció: A centrifugáláshoz konkrét atomi elrendezéseket igényel.
Kristályszerkezet: BCC (test-központú köbméter) vagy FCC (arc-központú köbméter) rácsok Fe, Co, Ni, megkönnyíti a doménképződést.
Curie hőmérséklete: Ezen a ponton a hőkezelés megzavarja a centrifugálást, az anyagot demagnetizálva.
4- Hogyan kapják meg a fémek mágneses tulajdonságaikat?
1. lépés: Domain képződése
A ferromágneses fémekben az atomok mágneses doménekké válnak (mikroszkopikus régiók, ahol a forogások igazodnak).
- Nem mágnesezett állapot: A domainek véletlenszerűen pontja, a nettó mágnesesség megszüntetése.
- Mágneses állapot: A külső mezők igazítják a tartományokat, létrehozva egy nettó mágneses mezőt.
2. lépés: Külső befolyások
- Hőmérséklet: A curie hőmérséklete fölött melegítés (pl. 770 fokos) megzavarja a domén igazítását, törölve a mágnesességet.
- Mechanikai feszültség: A kristályszerkezet deformálása gyengítheti vagy újraorientáló doméneket.
5- Mágneses fémek alkalmazása
Elektromágnesek: Motorok, generátorok és transzformátorok alapanyagok.
Adattárolás: merevlemezek és mágneses szalagok.
Érzékelők: Hall-hatás érzékelők és mágneses kapcsolók.
6- Miért kiemelkedik a tiszta vas mágneses alkalmazásokban?
- ultra-alacsony szennyeződések: 50 ppm szén/kénnél kevesebb vagy egyenlő, biztosítja az egyenletes domén igazítását.
- Kontrollált szemcsék szerkezete: A vákuum indukciós olvadás (VIM) minimalizálja a hibákat.
- Egyéni mágnesezés: A testreszabott lágyítási folyamatok optimalizálják a permeabilitást (μ nagyobb vagy egyenlő 150, 000 µH/m).
A fémek mágnesessége egy ritka, mégis kritikus tulajdonság, amelyet az atomszerkezet és az elektron viselkedése szabályoz. A ferromágneses fémek, mint például a vas dominálnak az ipari alkalmazások, mivel egyedi képességük van az igazított mágneses domének kialakítására.
