Koje su specifične razlike u trima magnetskim parametrima jezgre lijevanih orijentiranih AlNiCo magneta, lijevanih neorijentiranih AlNiCo magneta i sinteriranih AlNiCo magneta?

Tri glavna magnetska parametra - remanencija (Br) , koercitivnost (Hcb) i maksimalni energetski produkt ((BH)max) - značajno se razlikuju među lijevanim orijentiranim (anizotropnim) AlNiCo , lijevanim neorijentiranim (izotropnim) AlNiCo i sinteriranim AlNiCo magnetima zbog razlika u proizvodnim procesima, mikrostrukturama i sastavu legura. U nastavku slijedi detaljna usporedba temeljena na empirijskim podacima i principima znanosti o materijalima:

1. Remanencija (Br)

• Lijevano orijentirani (anizotropni) AlNiCo:
  • Raspon : 1,0–1,35 T (10 000–13 500 Gaussa).
  • Objašnjenje : Anizotropni AlNiCo magneti postižu veći Br zbog preferirane orijentacije kristala inducirane tijekom usmjerenog skrućivanja (npr. korištenjem magnetskog polja tijekom lijevanja). To poravnava magnetske domene, maksimizirajući remanenciju.
  • Primjer : Alnico 6 (8% Al, 16% Ni, 24% Co, 3% Cu, 1% Ti, ravnoteža Fe) ima Br ≈ 1,0 T.
• Lijevani neorijentirani (izotropni) AlNiCo:
  • Raspon : 0,6–0,9 T (6000–9000 Gaussa).
  • Objašnjenje : Izotropni magneti nemaju poravnanje domena, što rezultira nižim Br. Obično se koriste tamo gdje su potrebni složeni oblici bez stroge magnetske orijentacije.
  • Primjer : Alnico 3 (10% Al, 19% Ni, 13% Co, 3% Cu, ravnoteža Fe) ima Br ≈ 0,6 T.
• Sinterirani AlNiCo:
  • Raspon : 0,8–1,2 T (8 000–12 000 Gaussa).
  • Objašnjenje : Sinteriranje uključuje zbijanje praškaste legure pod tlakom i toplinom. Iako se ovim postupkom može postići umjereni Br, općenito je niži od anizotropnog kod lijevanog materijala zbog manje optimiziranih mikrostruktura. Međutim, neki visokokvalitetni sinterirani AlNiCo (npr. FLNGT42) mogu doseći Br ≈ 1,2 T.

Ključna razlika :

• Lijevani anizotropni AlNiCo ima 20–50% veći udio Br od izotropnih varijanti i 10–15% veći udio Br od sinteriranog AlNiCo u većini slučajeva.

2. Koercitivnost (Hcb)

• Lijevano orijentirani (anizotropni) AlNiCo:
  • Raspon : 40–70 kA/m (500–900 Oe).
  • Objašnjenje : Anizotropni AlNiCo pokazuje umjerenu koercitivnost zbog svojih izduženih, poravnanih zrna. Iako nije tako visoka kao kod rijetkozemnih magneta, dovoljna je za mnoge primjene.
  • Primjer : Alnico 5 (24% Co, 14% Ni, 8% Al, 3% Cu, Ti, Fe ravnoteža) ima Hcb ≈ 48 kA/m.
• Lijevani neorijentirani (izotropni) AlNiCo:
  • Raspon : 30–50 kA/m (400–600 Oe).
  • Objašnjenje : Izotropni magneti imaju nižu koercitivnost jer njihova slučajna orijentacija zrna smanjuje otpor demagnetizaciji.
  • Primjer : Alnico 2 (14% Ni, 24% Co, 8% Al, 3% Cu, ravnoteža Fe) ima Hcb ≈ 40 kA/m.
• Sinterirani AlNiCo:
  • Raspon : 45–65 kA/m (570–820 Oe).
  • Objašnjenje : Sinterirani AlNiCo obično ima veću koercitivnost od izotropnog lijevanog čelika, ali nižu od anizotropnog lijevanog čelika zbog gušćih mikrostruktura i smanjene poroznosti.
  • Primjer : FLNGT28 (sinterirana vrsta) ima Hcb ≈ 56 kA/m.

Ključna razlika :

• Lijevani anizotropni AlNiCo ima 10–30% veći Hcb od izotropnih tipova i 5–15% veći Hcb od sinteriranog AlNiCo u standardnim vrstama.

3. Maksimalni energetski produkt ((BH)max)

• Lijevano orijentirani (anizotropni) AlNiCo:
  • Raspon : 28–56 kJ/m³ (3,5–7,0 MGOe).
  • Objašnjenje : Anizotropni AlNiCo postiže najviši (BH)max zahvaljujući svojoj optimiziranoj mikrostrukturi i poravnanju domena. To ga čini prikladnim za visokoenergetske primjene poput motora i senzora.
  • Primjer : Alnico 8 (16% Ni, 24% Co, 8% Al, 3% Cu, 1% Ti, ravnoteža Fe) ima (BH)max ≈ 40 kJ/m³.
• Lijevani neorijentirani (izotropni) AlNiCo:
  • Raspon : 8–14 kJ/m³ (1,0–1,8 MGOe).
  • Objašnjenje : Izotropni magneti imaju puno niži (BH)max zbog svoje nasumične orijentacije zrna, što ograničava njihovu upotrebu na primjene niskih performansi.
  • Primjer : Alnico 1 (12% Al, 20% Ni, 5% Co, 2% Cu, ravnoteža Fe) ima (BH)max ≈ 9 kJ/m³.
• Sinterirani AlNiCo:
  • Raspon : 20–45 kJ/m³ (2,5–5,6 MGOe).
  • Objašnjenje : Sinterirani AlNiCo nudi umjereni (BH)max , premošćujući jaz između lijevanih izotropnih i anizotropnih vrsta. Vrhunske sinterirane vrste (npr. FLNGT42) mogu doseći (BH)max ≈ 45 kJ/m³.

Ključna razlika :

• Lijevani anizotropni AlNiCo ima 3–5× veći (BH)max od izotropnih tipova i 20–30% veći (BH)max od sinteriranog AlNiCo u premium vrstama.

Sažeta tablica magnetskih parametara jezgre

Kritička analiza razlika

1. Mikrostrukturni utjecaj:
   • Lijevani anizotropni AlNiCo postiže vrhunska svojstva usmjerenim skrućivanjem , koje poravnava izduženu α₁ fazu (bogatu Fe-Co) duž smjera magnetskog polja. To stvara visoko uređenu mikrostrukturu s minimalnim defektima, povećavajući Br i (BH)max.
   • Lijevani izotropni AlNiCo nema ovo poravnanje, što rezultira slučajnom raspodjelom zrna i nižim performansama.
   • Sinterirani AlNiCo ima gušću mikrostrukturu od izotropnog lijevanog materijala, ali mu nedostaje savršeno poravnanje anizotropnog lijevanog materijala, što ga smješta negdje između.
2. Sastav legure:
   • Visokokobaltne vrste (npr. Alnico 5, 8) pokazuju bolju koercitivnost i energetski produkt zbog uloge kobalta u stabilizaciji magnetske faze.
   • Dodaci titana (npr. u Alnico 6, 8) pročišćavaju zrna i dodatno poboljšavaju koercitivnost.
3. Ograničenja procesa:
   • Sinteriranje je ograničeno veličinom čestica praha i tlakom zbijanja , što utječe na gustoću i poravnanje.
   • Lijevanje omogućuje veće veličine komponenti , ali zahtijeva preciznu kontrolu brzine hlađenja kako bi se izbjegli defekti poput α-γ faznih transformacija, koje smanjuju koercitivnost.

Preporuke temeljene na aplikacijama

• Lijevani anizotropni AlNiCo : Najbolji za visokoučinkovite motore, senzore i zrakoplovne primjene gdje su maksimalni energetski proizvod i temperaturna stabilnost (do 550°C) ključni.
• Lijevani izotropni AlNiCo : Pogodan za jeftine, jednostavno oblikovane komponente poput gitarskih pickupova ili releja gdje su dovoljne umjerene performanse.
• Sinterirani AlNiCo : Idealan za minijaturizirane uređaje (npr. mikromotore) koji zahtijevaju umjerene performanse s uskim dimenzijskim tolerancijama .

Zaključak

Na magnetske parametre jezgre AlNiCo magneta snažno utječu njihov proizvodni proces i mikrostruktura. Lijevani anizotropni AlNiCo nadmašuje i izotropne i sinterirane varijante u Br, Hcb i (BH)max zbog svojih poravnatih zrna i optimiziranog sastava legure. Međutim, sinterirani AlNiCo nudi isplativu alternativu za manje, precizne primjene , dok lijevani izotropni AlNiCo ostaje relevantan za primjene niskih performansi i velikih razmjera . Izbor ovisi o specifičnim zahtjevima remanencije, koercitivnosti, energetskog produkta i radne temperature.