Које су специфичне разлике у три основна магнетна параметра ливених оријентисаних AlNiCo магнета, ливених неоријентисаних AlNiCo магнета и синтерованих AlNiCo магнета?

Три основна магнетна параметра — реманенција (Br) , коерцитивност (Hcb) и максимални енергетски производ ((BH)max) — значајно се разликују између ливених оријентисаних (анизотропних) AlNiCo , ливених неоријентисаних (изотропних) AlNiCo и синтерованих AlNiCo магнета због разлика у производним процесима, микроструктурама и саставима легура. У наставку је детаљно поређење засновано на емпиријским подацима и принципима науке о материјалима:

1. Реманенција (Br)

• Ливено оријентисани (анизотропни) AlNiCo:
  • Опсег : 1,0–1,35 T (10.000–13.500 Гауса).
  • Објашњење : Анизотропни AlNiCo магнети постижу већи Br због префериране оријентације кристала индуковане током усмереног очвршћавања (нпр. коришћењем магнетног поља током ливења). Ово поравнава магнетне домене, максимизирајући реманентност.
  • Пример : Алницо 6 (8% Ал, 16% Ни, 24% Цо, 3% Цу, 1% Ти, Фе баланс) има Бр ≈ 1,0 Т.
• Ливени неоријентисани (изотропни) AlNiCo:
  • Распон : 0,6–0,9 Т (6.000–9.000 Гауса).
  • Објашњење : Изотропни магнети немају поравнање домена, што резултира нижим Br. Обично се користе тамо где су потребни сложени облици без строге магнетне оријентације.
  • Пример : Алницо 3 (10% Ал, 19% Ни, 13% Цо, 3% Цу, Фе баланс) има Бр ≈ 0,6 Т.
• Синтеровани AlNiCo:
  • Распон : 0,8–1,2 T (8.000–12.000 Гауса).
  • Објашњење : Синтеровање подразумева сабијање прашкасте легуре под притиском и топлотом. Иако се овим процесом може постићи умерени Br, он је генерално нижи него код ливеног анизотропног процеса због мање оптимизованих микроструктура. Међутим, неки висококвалитетни синтеровани AlNiCo (нпр. FLNGT42) могу достићи Br ≈ 1,2 T.

Кључна разлика :

• Ливени анизотропни AlNiCo има 20–50% већи Br од изотропних варијанти и 10–15% већи Br од синтерованог AlNiCo у већини случајева.

2. Коерцитивност (Hcb)

• Ливено оријентисани (анизотропни) AlNiCo:
  • Опсег : 40–70 кА/м (500–900 Ое).
  • Објашњење : Анизотропни AlNiCo показује умерену коерцитивност због својих издужених, поравнатих зрна. Иако није тако висока као код магнета од ретких земаља, довољна је за многе примене.
  • Пример : Алницо 5 (24% Цо, 14% Ни, 8% Ал, 3% Цу, Ти, Фе баланс) има Хцб ≈ 48 кА/м.
• Ливени неоријентисани (изотропни) AlNiCo:
  • Опсег : 30–50 кА/м (400–600 Ое).
  • Објашњење : Изотропни магнети имају мању коерцитивност јер њихова насумична оријентација зрна смањује отпорност на демагнетизацију.
  • Пример : Алницо 2 (14% Ни, 24% Цо, 8% Ал, 3% Цу, Фе баланс) има Хцб ≈ 40 кА/м.
• Синтеровани AlNiCo:
  • Опсег : 45–65 кА/м (570–820 Ое).
  • Објашњење : Синтеровани AlNiCo обично има већу коерцитивност од ливених изотропних, али нижу од ливених анизотропних због гушћих микроструктура и смањене порозности.
  • Пример : FLNGT28 (синтерована класа) има Hcb ≈ 56 kA/m.

Кључна разлика :

• Ливени анизотропни AlNiCo има 10–30% већи Hcb од изотропних типова и 5–15% већи Hcb од синтерованог AlNiCo у стандардним квалитетима.

3. Максимални енергетски производ ((BH)max)

• Ливено оријентисани (анизотропни) AlNiCo:
  • Распон : 28–56 kJ/m³ (3,5–7,0 MGOe).
  • Објашњење : Анизотропни AlNiCo постиже највиши (BH)max захваљујући својој оптимизованој микроструктури и поравнању домена. Ово га чини погодним за примене високе енергије попут мотора и сензора.
  • Пример : Алницо 8 (16% Ни, 24% Цо, 8% Ал, 3% Цу, 1% Ти, Фе баланс) има (БХ)мак ≈ 40 кЈ/м³.
• Ливени неоријентисани (изотропни) AlNiCo:
  • Распон : 8–14 kJ/m³ (1,0–1,8 MGOe).
  • Објашњење : Изотропни магнети имају много нижи (BH)max због своје насумичне оријентације зрна, што ограничава њихову употребу на примене са ниским перформансама.
  • Пример : Алницо 1 (12% Ал, 20% Ни, 5% Цо, 2% Цу, Фе баланс) има (БХ)мак ≈ 9 кЈ/м³.
• Синтеровани AlNiCo:
  • Распон : 20–45 kJ/m³ (2,5–5,6 MGOe).
  • Објашњење : Синтеровани AlNiCo нуди умерену (BH)max вредност , премошћујући јаз између ливених изотропних и анизотропних врста. Врхунске синтероване врсте (нпр. FLNGT42) могу достићи (BH)max ≈ 45 kJ/m³.

Кључна разлика :

• Ливени анизотропни AlNiCo има 3–5× већи (BH)max од изотропних типова и 20–30% већи (BH)max од синтерованог AlNiCo у премиум квалитетима.

Резимирана табела магнетних параметара језгра

Критичка анализа разлика

1. Микроструктурни утицај:
   • Ливени анизотропни AlNiCo постиже супериорна својства кроз усмерено очвршћавање , које поравнава издужену α₁ фазу (богату Fe-Co) дуж правца магнетног поља. Ово ствара високо уређену микроструктуру са минималним дефектима, повећавајући Br и (BH)max.
   • Ливеном изотропном AlNiCo материјалу недостаје ово поравнање, што резултира насумичном расподелом зрна и нижим перформансама.
   • Синтеровани AlNiCo има гушћу микроструктуру од ливене изотропне, али му недостаје савршено поравнање ливене анизотропне структуре, што га поставља између.
2. Састав легуре:
   • Висококобалне врсте (нпр. Alnico 5, 8) показују бољу коерцитивност и енергетски производ због улоге кобалта у стабилизацији магнетне фазе.
   • Додаци титанијума (нпр. у Alnico 6, 8) рафинишу зрна и додатно побољшавају коерцитивност.
3. Ограничења процеса:
   • Синтеровање је ограничено величином честица праха и притиском сабијања , што утиче на густину и поравнање.
   • Ливење омогућава веће величине компоненти , али захтева прецизну контролу брзине хлађења како би се избегли дефекти попут α-γ фазних трансформација, које деградирају коерцитивност.

Препоруке засноване на апликацијама

• Ливени анизотропни AlNiCo : Најбољи за високоперформансне моторе, сензоре и ваздухопловне примене где су максимални енергетски производ и температурна стабилност (до 550°C) критични.
• Ливени изотропни AlNiCo : Погодан за јефтине, једноставно обликоване компоненте попут гитарских пикапа или релеја где су довољне умерене перформансе.
• Синтеровани AlNiCo : Идеалан за минијатуризоване уређаје (нпр. микромоторе) који захтевају умерене перформансе са уским димензионалним толеранцијама .

Закључак

На магнетни параметри језгра AlNiCo магнета снажно утичу њихов производни процес и микроструктура. Ливени анизотропни AlNiCo надмашује и изотропне и синтероване варијанте у Br, Hcb и (BH)max захваљујући својим поравнатим зрнима и оптимизованом саставу легуре. Међутим, синтеровани AlNiCo нуди исплативу алтернативу за мање, прецизне примене , док ливени изотропни AlNiCo остаје релевантан за примену у великим размерама са ниским перформансама . Избор зависи од специфичних захтева за реманенцију, коерцитивност, енергетски производ и радну температуру.