Сен Магнет - Глобален производител на материјали за постојан магнети & Снабдувач над 20 години.
Механички својства на Alnico магнети и споредба со други перманентни магнети
1. Вовед
Алнико (алуминиум-никел-кобалт) магнетите се класа на перманентни магнети развиени во 1930-тите, познати по нивната одлична термичка стабилност, висока реманенција ( Br2 ) и умерена коерцитивност ( Hc2 ). Иако нивните магнетни својства се добро документирани, нивните механички перформанси - вклучувајќи тврдост, затегнувачка цврстина, цврстина на свиткување и жилавост - се подеднакво критични за инженерските апликации. Оваа статија дава детални податоци за механичките својства на Алнико магнетите и ги споредува со други перманентни магнети, како што се ретките земни магнети (NdFeB, SmCo2) и феритните магнети.
2. Механички својства на Alnico магнети
(1) Тврдост
- Типична вредност : Alnico магнетите обично покажуваат тврдост според Роквел C (HRC) од 40–50 или тврдост според Викерс (HV) од 500–700 .
- Фактори што влијаат на тврдоста:
- Состав на легурата : Повисоката содржина на кобалт (Co) и никел (Ni) ја зголемува тврдоста, но ја намалува еластичноста.
- Термичка обработка : Правилното стареење и жарењето во раствор ја подобруваат тврдоста со оптимизирање на распределбата на талогот (на пр., фази Ni-Al или Co-Ti).
- Микроструктура : Ситнозрнестите структури со униформни преципитати ја зголемуваат тврдоста преку прицврстување на ѕидот на доменот.
(2) Затегнувачка цврстина
- Типична вредност : Крајната затегнувачка цврстина (UTS) на Alnico се движи од 150–300 MPa , во зависност од степенот на легурата и методот на обработка.
- Споредба со други магнети:
- Феритни магнети : Понизок UTS (~50–100 MPa) поради нивната керамичка природа.
- NdFeB магнети : Повисок UTS (~300–500 MPa), но кршливи, ограничувајќи ја можноста за обработка.
- SmCo магнети : Умерен UTS (~200–400 MPa) со подобра цврстина од NdFeB.
(3) Јачина на свиткување
- Типична вредност : Alnico магнетите имаат цврстина на свиткување од 100–200 MPa , што ги прави поотпорни на свиткување од феритните магнети, но помалку робусни од ретките земни магнети.
- Клучен фактор : Анизотропната структура на Alnico (поради насоченото стврднување) ја подобрува цврстината на свиткување долж претпочитаните кристалографски оски.
(4) Цврстина (отпорност на удар)
- Типична вредност : Alnico магнетите се кршливи , со Шарпиева енергија на удар од <5 J/cm² , слична на феритните магнети, но помала од магнетите од ретки земни материјали.
- Ограничување : Ниската цврстина го ограничува Alnico на апликации каде што механичките удари се минимални (на пр., сензори, воздухопловство).
(5) Густина
- Типична вредност : Alnico има густина од 7,2–7,6 g/cm³ , поголема од феритните магнети (4,8–5,2 g/cm³), но пониска од NdFeB (7,4–7,6 g/cm³) и SmCo (8,3–8,5 g/cm³).
3. Споредба со други перманентни магнети
Табела 1: Механички својства на перманентни магнети
| Имот | Алнико | NdFeB | SmCo | Ферит |
|---|---|---|---|---|
| Тврдост (HRC) | 40–50 | 55–60 | 50–55 | 30–40 |
| Затегнувачка цврстина (MPa) | 150–300 | 300–500 | 200–400 | 50–100 |
| Јачина на свиткување (MPa) | 100–200 | 200–300 | 150–250 | 50–100 |
| Цврстина (J/cm²) | <5 | 5–10 | 10–15 | <2 |
| Густина (g/cm³) | 7,2–7,6 | 7,4–7,6 | 8,3–8,5 | 4,8–5,2 |
(1) Alnico наспроти NdFeB магнети
- Предности на Алнико:
- Подобра термичка стабилност : Alnico го задржува магнетизмот до 600°C , додека NdFeB се разградува над 200°C .
- Повисока машинска обработка : Alnico може да се сече, дупчи или бруси, додека NdFeB бара дијамантски алатки поради неговата цврстина.
- Недостатоци на Алнико:
- Производ со пониска магнетна енергија : Alnico'sBH макс. (~5–10 MGOe) е многу помал од NdFeB (~40–50 MGOe).
- Пониска коерцивност : Alnico е склонен кон демагнетизација под обратни полиња.
(2) Alnico наспроти SmCo магнети
- Предности на Алнико:
- Пониска цена : SmCo содржи скапи ретки земни елементи (на пр., самариум, диспрозиум), што го прави Alnico поекономичен.
- Подобра отпорност на корозија : Alnico не бара премази, додека SmCo може да оксидира во влажни средини.
- Недостатоци на Алнико:
- Пониски магнетни перформанси : SmCo има повисокиBH макс. (~25–32 MGOe) и коерцивитет (~600–800 kA/m).
- Коефициент на пониска температура : Преостанатата вредност на SmCo се менува помалку со температурата (-0,03%/°C наспроти -0,02%/°C на Alnico).
(3) Алнико наспроти феритни магнети
- Предности на Алнико:
- Повисока реманентност : Br на Alnico (~1,0–1,4 T) е многу повисок од феритниот (~0,2–0,4 T).
- Подобра механичка цврстина : Јачината на затегнување и свиткување на Alnico ги надминуваат оние на феритните магнети.
- Недостатоци на Алнико:
- Повисока цена : Феритните магнети се значително поевтини поради изобилството на суровини (на пр., железен оксид, стронциум карбонат).
- Пониска магнетна стабилност : Феритните магнети имаат повисок температурен коефициент на преостаната температура (~-0,2%/°C).
4. Примени врз основа на механички својства
(1) Алнико магнети
- Сензори за висока температура : Се користат во воздухопловните и автомобилските сензори поради нивната термичка стабилност.
- Пикапи за електрична гитара : Облиците што може да се обработуваат и стабилните магнетни полиња го подобруваат квалитетот на звукот.
- Воена опрема : Отпорна на демагнетизација под удар и вибрации.
(2) NdFeB магнети
- Високоперформансни мотори : Се користат во електрични возила (EV) и ветерни турбини за максимален вртежен момент.
- МРИ апарати : Потребни се силни магнетни полиња за снимање.
(3) SmCo магнети
- Воздухопловни актуатори : Работиме сигурно при екстремни температури.
- Медицински помагала : Се користат во пејсмејкери и слушни апарати поради биокомпатибилноста.
(4) Феритни магнети
- Евтини мотори : Се наоѓаат во домашни апарати (на пр., фрижидери, вентилатори).
- Звучници : Обезбедуваат соодветни магнетни полиња со минимална цена.
5. Заклучок
Алнико магнетите покажуваат умерена тврдост, затегнувачка цврстина и цврстина на свиткување, но страдаат од ниска цврстина, што ја ограничува нивната употреба во апликации со висок удар. Во споредба со ретките земни магнети (NdFeB, SmCo), Алнико нуди подобра термичка стабилност и обработливост, но пониски магнетни перформанси. Феритните магнети, иако поевтини, се инфериорни и во магнетните и во механичките својства. Изборот на магнет зависи од барањата на апликацијата за температурна отпорност, магнетна цврстина, цена и механичка издржливост .
За апликации со висока температура и прецизност , Alnico останува незаменлив, додека апликациите со високи перформанси и чувствителни на трошоци го фаворизираат NdFeB или SmCo. Разбирањето на овие компромиси е од суштинско значење за оптимален избор на магнет во инженерските дизајни.
