Сенз Магнет - Глобални стални магнетски произвођач материјала & Добављач током 20 година.
Карактеристике опадања густине магнетног индукције у отвореном колу код алнико магнета и упоредна анализа са NdFeB и SmCo магнетима
1. Увод у опадање густине магнетног флукса
Опадање густине магнетног флукса односи се на смањење јачине магнетног поља сталног магнета током времена или под одређеним условима рада. На ову појаву утичу фактори као што су температура, спољашња магнетна поља, механичко напрезање и састав материјала. Разумевање карактеристика опадања различитих типова магнета је кључно за избор најпогоднијег материјала за специфичне примене, посебно оне које захтевају дугорочну стабилност или рад у екстремним условима.
2. Карактеристике распадања алнико магнета
2.1 Састав и структура материјала
Алнико магнети се првенствено састоје од алуминијума (Al), никла (Ni), кобалта (Co) и гвожђа (Fe), са траговима бакра (Cu) и титанијума (Ti). Њихова магнетна својства су изведена из формирања двофазне структуре током термичке обраде, која се састоји од феромагнетне α-фазе и парамагнетне γ-фазе. Ова структура пружа Алнико магнетима одличну температурну стабилност, али релативно ниску коерцитивност у поређењу са магнетима од ретких земаља.
2.2 Механизми распада
- Временски зависно распадање : Алнико магнети показују минимално временски зависно распадање под нормалним условима складиштења. Студије указују на годишњу стопу распада од приближно 0,1% до 0,5% на собној температури, што их чини веома стабилним током дужих периода.
- Распад изазван температуром : Алнико магнети показују супериорну термичку стабилност, са реверзибилним температурним коефицијентом густине магнетног флукса од приближно -0,02%/°C. То значи да густина магнетног флукса опада линеарно са температуром, али се опоравља након хлађења. Алнико магнети могу да раде на температурама до 600°C без значајне трајне деградације, иако продужено излагање високим температурама може проузроковати мале неповратне губитке.
- Утицаји спољашњег магнетног поља : Због своје релативно ниске коерцитивности (типично 40–160 kA/m), Alnico магнети су подложнији демагнетизацији када су изложени јаким спољашњим магнетним пољима. Брзина опадања расте са јачином примењеног поља, а значајни губици могу настати ако поље пређе коерцитивност магнета.
- Механичко напрезање : Алнико магнети су крхки и могу се поломити под механичким напрезањем, што доводи до изненадног губитка магнетних својстава. Међутим, нормално руковање и вибрације не утичу значајно на њихову густину магнетног флукса.
3. Упоредна анализа са NdFeB магнетима
3.1 Састав и структура материјала
NdFeB магнети су састављени од неодимијума (Nd), гвожђа (Fe) и бора (B), са малим количинама диспрозијума (Dy) или тербијума (Tb) додатих ради побољшања коерцитивности. Имају тетрагоналну кристалну структуру која пружа изузетно високе вредности магнетног енергетског производа ((BH)max), што их чини најјачим сталним магнетима који су тренутно доступни.
3.2 Механизми распада
- Временски зависно распадање : NdFeB магнети показују веће временски зависне стопе распадања у поређењу са Alnico магнетима, са годишњим губицима од приближно 0,5% до 1% под нормалним условима. То је због оксидације и микроструктурних промена током времена.
- Распад изазван температуром : NdFeB магнети имају много већи реверзибилни температурни коефицијент од приближно -0,12%/°C, што значи да се њихова густина магнетног флукса брже смањује са температуром. Такође имају нижу Киријеву температуру (310–400°C) у поређењу са Alnico магнетима, што ограничава њихову примену на високим температурама. Дуготрајно излагање температурама изнад 80°C може проузроковати неповратне губитке магнетних својстава.
- Утицаји спољашњег магнетног поља : NdFeB магнети имају високу коерцитивност (типично 800–2000 kA/m), што их чини веома отпорним на демагнетизацију из спољашњих поља. Међутим, излагање пољима која прелазе њихову коерцитивност и даље може изазвати значајан квар.
- Осетљивост на корозију : NdFeB магнети су склони корозији, посебно у влажним срединама, што може довести до деградације површине и смањења густине магнетног флукса. Заштитни премази су често потребни да би се ублажио овај проблем.
3.3 Упоредни резиме
- Предности Алникоа : Супериорна температурска стабилност, мање временски зависно труљење и отпорност на корозију без премаза.
- Предности NdFeB : Значајно већа густина магнетног флукса и енергетски производ, што их чини идеалним за високоперформансне примене где су величина и тежина критични.
- Компромиси : Нижа коерцитивност Алника га чини подложнијим демагнетизацији, док осетљивост НдФеБ-а на температуру и корозију ограничава његову употребу у тешким условима.
4. Упоредна анализа са SmCo магнетима
4.1 Састав и структура материјала
SmCo магнети су састављени од самаријума (Sm) и кобалта (Co), са два главна типа: SmCo5 (тип 1:5) и Sm2Co17 (тип 2:17). Имају хексагоналну кристалну структуру која пружа високу коерцитивност и одличну температурну стабилност, што их чини погодним за примене на високим температурама.
4.2 Механизми распада
- Временски зависно распадање : SmCo магнети показују веома ниске стопе временски зависног распадања, слично Alnico магнетима, са годишњим губицима од приближно 0,1% до 0,3% под нормалним условима.
- Распад изазван температуром : SmCo магнети имају реверзибилни температурни коефицијент од приближно -0,03%/°C, што је нешто више од Alnico магнета, али је и даље одлично. Могу да раде на температурама до 550°C (за тип 2:17) без значајне трајне деградације, што их чини идеалним за примене на високим температурама.
- Утицаји спољашњег магнетног поља : SmCo магнети имају високу коерцитивност (типично 600–820 kA/m за тип 2:17), пружајући јаку отпорност на демагнетизацију из спољашњих поља.
- Отпорност на корозију : SmCo магнети су веома отпорни на корозију, чак и у тешким условима, и у већини случајева не захтевају заштитне премазе.
4.3 Упоредни резиме
- Предности Алника : Нижа цена, боља обрадивост и нешто бољи температурни коефицијент у поређењу са SmCo5 (иако SmCo2:17 надмашује Алнико на вишим температурама).
- Предности SmCo : Већа коерцитивност и енергетски производ од Alnico-а, супериорна отпорност на корозију и могућност рада на вишим температурама (до 550°C за тип 2:17).
- Компромиси : SmCo магнети су скупљи од Alnico магнета због цене ретких земних елемената, а њихова кртост чини машинску обраду изазовнијом.
5. Поређење кључних параметара перформанси
Следећа табела сумира кључне параметре перформанси Alnico, NdFeB и SmCo магнета:
| Параметар | Алнико | НдФеБ | SmCo (тип 2:17) |
|---|---|---|---|
| Реманенција (Br, T) | 0,7–1,3 | 1,0–1,5 | 0,85–1,15 |
| Коерцитивност (Hc, kA/m) | 40–160 | 800–2000 | 600–820 |
| (BH)max (kJ/m³) | 40–50 | 240–440 | 150–250 |
| Киријева температура (°C) | 800–900 | 310–400 | 700–926 |
| Максимална радна температура (°C) | 450–600 | 80–200 | 350–550 |
| Температурни коефицијент (/°C) | -0.02% | -0.12% | -0.03% |
| Отпорност на корозију | Добро (није потребан премаз) | Лоше (потребан је премаз) | Одлично (није потребан премаз) |
| Цена | Умерено | Високо | Веома високо |
6. Препоруке засноване на примени
6.1 Алнико магнети
- Идеалне примене : Окружења са високим температурама (нпр. индустријске пећи, ваздухопловство), сензори, актуатори и примене које захтевају стабилна магнетна поља током дужег временског периода.
- Избегавајте : Примене које захтевају високу густину магнетног флукса у малим запреминама или излагање јаким демагнетизујућим пољима без одговарајуће заштите.
6.2 NdFeB магнети
- Идеалне примене : Високоперформансни електромотори, генератори, МРИ апарати и потрошачка електроника где су компактна величина и висок магнетни излаз критични.
- Избегавати : Примене на високим температурама (>80°C) или окружења са високом влажношћу или ризиком од корозије без заштитних премаза.
6.3 SmCo магнети
- Идеалне примене : Мотори високих температура, генератори, ваздухопловни системи и медицински уређаји који захтевају и стабилност на високим температурама и отпорност на корозију.
- Избегавајте : Примене осетљиве на цену где су довољни алнико или феритни магнети.
7. Закључак
Алнико магнети показују јединствене карактеристике распада, укључујући минимално временски зависно распадање, одличну температурну стабилност и отпорност на корозију, што их чини погодним за примене на високим температурама и дугорочној стабилности. Међутим, њихова релативно ниска коерцитивност ограничава њихову употребу у окружењима са јаким демагнетизујућим пољима. У поређењу са њима, NdFeB магнети нуде супериорну густину магнетног флукса и енергетски производ, али су осетљивији на температуру и корозију. SmCo магнети пружају равнотежу високе коерцитивности, температурне стабилности и отпорности на корозију, иако по вишој цени. Избор међу овим типовима магнета зависи од специфичних захтева примене, укључујући температурни опсег, магнетне перформансе, ограничења трошкова и услове околине.
