loading

Senz Magnet - Глобален производител на материали за постоянни магнити & Доставчик над 20 години.

Характеристики на магнитната хистерезисна бримка на алнико магнитите, причини за почти линейно поведение и сравнение с постоянни магнити от редкоземни елементи

1. Въведение в магнитните хистерезисни контури

Магнитната хистерезисна линия е затворена крива, която описва връзката между магнитната индукция ( B ) и силата на магнитното поле ( H ) във феромагнитен или феримагнитен материал по време на циклично намагнитване. Тя отразява способността на материала да задържа намагнитването (остатъчна магнитна сила, Br ) и да се съпротивлява на размагнитване (коерцитивност, Hc ), които са критични за постоянните магнити. Формата и площта на линията предоставят информация за енергийните загуби на материала, термичната стабилност и пригодността му за специфични приложения.

2. Характеристики на магнитната хистерезисна бримка на алнико магнитите

Алнико (алуминий-никел-кобалт) магнитите са клас постоянни магнити, разработени през 30-те години на миналия век, известни с отличната си термична стабилност и висока реманентност. Тяхната магнитна хистерезисна верига показва следните ключови характеристики:

(1) Висока реманентност ( Br ) и ниска коерцитивност ( Hc )
  • Алнико магнитите обикновено имат остатъчно магнитно съпротивление ( Br ) в диапазона от 1,0–1,4 T , което е сравнително високо в сравнение с други постоянни магнити като ферити, но по-ниско от редкоземните магнити като NdFeB.
  • Коерцитивността ( Hc ) на Alnico е ниска, обикновено между 50–200 kA/m , в зависимост от състава на сплавта. Това означава, че Alnico магнитите са по-податливи на размагнетизиране при обратни магнитни полета или високи температури.
(2) Нелинейна крива на начално намагнитване
  • Началната крива на намагнитване на Alnico е нелинейна, с постепенно увеличение на B с увеличаване на H , последвано от бързо покачване близо до насищане. Това поведение се дължи на подреждането на магнитните домени под влиянието на външното поле.
(3) Крива на почти линейно размагнитване (втори квадрант)
  • Най-отличителната черта на хистерезисната верига на Alnico е почти линейната крива на размагнитване във втория квадрант (където H е отрицателно, а B остава положително). Тази линейност е резултат от уникалната микроструктура на материала и механизмите за закрепване на доменните стени.

3. Защо магнитната хистерезисна бримка на Alnico е почти линейна?

Почти линейното поведение на кривата на размагнитване на Alnico може да се обясни със следните фактори:

(1) Закрепване на доменната стена от утайки
  • Алнико сплавите са съставени от матрица от желязо (Fe) и кобалт (Co) с фини утайки от никел-алуминиеви (Ni-Al) или титаниево-кобалтови (Ti-Co) фази. Тези утайки действат като места за закрепване на доменни стени, ограничавайки движението им под въздействието на обратни магнитни полета.
  • Равномерното разпределение на тези утайки създава относително постоянно съпротивление на движението на доменните стени, което води до линейно намаляване на B с увеличаване на H в отрицателна посока.
(2) Висока магнитокристална анизотропия
  • Алнико има умерена магнитокристална анизотропия, което означава, че магнитните домени предпочитат да се подреждат по специфични кристалографски посоки. Тази анизотропия допринася за стабилността на състоянието на намагнитване, предотвратявайки резки промени в B по време на размагнитване.
(3) Ниска магнитна мекота
  • За разлика от меките магнитни материали (напр. силициева стомана), които показват широки хистерезисни контури и ниска коерцитивност, микроструктурата на Alnico е оптимизирана, за да балансира висока реманентност с умерена коерцитивност. Линейната крива на размагнетизиране отразява този баланс, тъй като материалът се съпротивлява на размагнетизиране, като същевременно поддържа стабилно магнитно поле.
(4) Термична стабилност
  • Магнитите Alnico са известни с отличната си термична стабилност, с нисък обратим температурен коефициент на остатъчно намагничаване (αBr ≈ -0,02%/°C). Тази стабилност гарантира, че линейността на кривата на размагнитване се запазва в широк температурен диапазон, което прави Alnico подходящ за приложения при високи температури.

4. Сравнение с постоянни магнити от редкоземни елементи

Редкоземните постоянни магнити, като самарий-кобалт (SmCo) и неодим-желязо-бор (NdFeB), показват значително различни характеристики на хистерезисната бримка в сравнение с Alnico.

(1) Характеристики на хистерезисна верига от редкоземни магнити
  • Висока реманентност и коерцитивност : Редкоземните магнити имат много по-висока реманентност ( Br > 1.0 T) и коерцитивност ( Hc > 500 kA/m) от Alnico. Например, NdFeB магнитите могат да достигнат стойности на Br до1.6 T и стойности на Hc над 1000 kA/m .
  • Квадратна хистерезисна линия : Кривата на размагнитване на редкоземните магнити е силно квадратна, което означава, че B остава почти постоянна, докато H достигне критична стойност (точката на коляното), след което рязко спада. Тази квадратност показва висока устойчивост на размагнитване и отличен енергиен продукт (BH макс.).
  • Продукт с висока магнитна енергия : Редкоземните магнити имат много по-висок максимален енергиен продукт (BH макс.), което е мярка за магнитната енергия, съхранена на единица обем. Например, NdFeB магнитите могат да постигнатBH максимални стойности до 50 MGOe (400 kJ/m³) , в сравнение с 5–10 MGOe (40–80 kJ/m³) на Alnico.
(2) Ключови разлики от Alnico
Функция Алнико Редкоземни магнити (SmCo, NdFeB)
Реманентност ( Br ) 1,0–1,4 Т 1,0–1,6 T (по-високо за NdFeB)
Коерцитивност ( Hc ) 50–200 kA/m 500–1000+ kA/m (много по-високо)
Форма на хистерезисна бримка Крива на почти линейно размагнитване Силно квадратна крива на размагнитване
Термична стабилност Отличен (нисък αBr) Добър (SmCo), умерен (NdFeB)
Енергиен продукт (BH макс.) 5–10 MGOe (40–80 kJ/m³) 25–50 MGOe (200–400 kJ/m³)
Цена Умерено Високо (особено NdFeB поради редкоземни елементи)
Приложения Сензори за висока температура, аерокосмически Високопроизводителни двигатели, ЯМР апарати, електрически превозни средства
(3) Защо редкоземните магнити имат квадратни хистерезисни бримки
  • Редкоземните магнити получават своите квадратни хистерезисни бримки от силната си магнитокристална анизотропия и високата обменна връзка между атомите. Кристалната структура на SmCo и NdFeB принуждава магнитните домени да се подредят по силно подреден начин, което води до рязък преход от намагнитване към размагнитване.
  • За разлика от това, микроструктурата на Alnico, с разпределените си утайки и умерена анизотропия, позволява по-постепенен процес на размагнетизиране, което води до почти линейно поведение.

5. Практически последици от характеристиките на хистерезисния контур

Разликите в характеристиките на хистерезисната бримка между Alnico и редкоземните магнити имат значителни последици за техните приложения:

(1) Приложения на алнико
  • Стабилност при висока температура : Почти линейната крива на размагнитване на Alnico и отличната му термична стабилност го правят идеален за приложения, където температурните колебания са значителни, като например аерокосмически сензори, военно оборудване и пикапи за електрически китари.
  • Стабилни магнитни полета : Линейността на кривата на размагнитване гарантира, че Alnico магнитите поддържат постоянно магнитно поле във времето, дори при различни натоварвания или външни полета.
  • Ефективност на разходите : Макар и не толкова мощен, колкото магнитите от редкоземни елементи, Alnico предлага добър баланс между производителност и цена за приложения, където не се изисква изключителна магнитна сила.
(2) Приложения на магнити от редкоземни елементи
  • Високопроизводителни двигатели : Квадратната хистерезисна верига и високоенергийният продукт на редкоземните магнити ги правят идеални за електрически двигатели, генератори и задвижващи механизми, където максималният въртящ момент и ефективност са от решаващо значение.
  • Медицинско изображение : NdFeB магнитите се използват широко в ЯМР апаратите поради силните и равномерни магнитни полета.
  • Възобновяема енергия : Вятърните турбини и електрическите превозни средства разчитат на редкоземни магнити заради високата им плътност на мощност и надеждност.

6. Заключение

Магнитите Alnico показват уникална магнитна хистерезисна линия, характеризираща се с висока реманентност, ниска коерцитивност и почти линейна крива на размагнитване във втория квадрант. Това поведение е резултат от микроструктурата на материала, механизмите за закрепване на доменните стени и умерената магнитокристална анизотропия. Въпреки че Alnico не може да се сравни с екстремните магнитни свойства на редкоземните магнити като SmCo и NdFeB, неговата отлична термична стабилност и постоянна производителност го правят незаменим при високотемпературни и прецизни приложения.

От друга страна, редкоземните магнити предлагат превъзходна реманентност, коерцитивност и енергиен продукт поради силната си анизотропия и висока обменна връзка. Техните квадратни хистерезисни контури им позволяват да устоят на размагнетизиране и да съхраняват повече магнитна енергия на единица обем, което ги прави предпочитан избор за високопроизводителни приложения.

Изборът между Alnico и редкоземни магнити в крайна сметка зависи от специфичните изисквания на приложението, включително температурен диапазон, сила на магнитното поле, цена и ограничения по отношение на размера. Разбирането на характеристиките на хистерезисната бримка на тези материали е от съществено значение за избора на правилния магнит за работата.

PREV
Насищане на намагнитването на алнико магнити и влияещи елементи
Механични свойства на алнико магнитите и сравнение с други постоянни магнити
следващия
препоръчително за теб
няма данни
Свържи се с нас
За контакт: Ирис Янг & Джианронг Шан
Тел: +86-18368402448
Имейл: iris@senzmagnet.com
Адрес: Стая 610, 6-ти етаж, Сграда за външна търговия, No. 336 Shengzhou Avenue, Shanhu Street, Shengzhou City, Shaoxing City, Zhejiang Province, 312400
Customer service
detect