Који је опсег капацитета складиштења магнетне енергије за AlNiCo магнете?

Распон магнетног енергетског производа (BHmax) алнико магнета значајно варира у зависности од њиховог производног процеса, састава легуре и структурне оријентације, обично се крећући између 4,45–11 MGOe (36–90 kJ/m³) . У наставку је детаљан приказ фактора који утичу на овај распон и његове практичне импликације:

1. Процес производње: ливење наспрам синтеровања

• Ливени алнико магнети:
  • Произведено топљењем легуре и сипање у калупе, након чега следи термичка обрада ради поравнавања магнетних домена.
  • Производ веће магнетне енергије : Типично се креће од 4,25–10 MGOe (34–80 kJ/m³) за анизотропни (усмерено оријентисан) ливени алнико.
  • Пример : Alnico 5 (изотропни) има BHmax од ~5 MGOe, док Alnico 8 (анизотропни) може достићи и до 11 MGOe (90 kJ/m³) .
• Синтеровани алнико магнети:
  • Направљено пресовањем прашкасте легуре у облике и синтеровањем на високим температурама.
  • Нижи магнетни енергетски производ : Генерално се креће од 4,45–5,5 MGOe (36–44 kJ/m³) због резидуалне порозности и мање равномерног поравнања домена.
  • Компромис : Синтеровани алнико нуди бољу димензионалну прецизност и механичку чврстоћу, али жртвује магнетне перформансе у поређењу са ливеним варијантама.

2. Састав легуре и структурна оријентација

• Кључни елементи : Алнико легуре се првенствено састоје од гвожђа (Fe), алуминијума (Al, 8–12%), никла (Ni, 15–26%) и кобалта (Co, 5–24%), са траговима бакра (Cu) и титанијума (Ti) ради побољшања магнетних својстава.
• Анизотропно наспрам изотропног:
  • Анизотропни алнико (нпр. Алнико 5, Алнико 8) има преферирану магнетну оријентацију постигнуту током ливења или термичке обраде, што резултира вишим BHmax вредностима.
  • Изотропном алникоу недостаје усмерено поравнање, што доводи до нижег магнетног енергетског производа, али једнообразних перформанси у свим правцима.
• Спинодална декомпозиција : Микроструктурни феномен у алнику где хлађење са високих температура ствара наизменичне слојеве магнетно јаких (богатих Fe-Co) и слабих (богатих Ni-Al) фаза, повећавајући коерцитивност и реманенцију.

3. Поређење перформанси са другим магнетним материјалима

• Феритни магнети:
  • БХмак: 3,5–5 МГОе (28–40 кЈ/м³) .
  • Нижа цена, али знатно слабија од алникоа, што ограничава употребу у високоперформансним апликацијама.
• Самаријум-кобалтни (SmCo) магнети:
  • БХмак: 18–35 МГОе (144–280 кЈ/м³) .
  • Супериорнији од алникоа у густини енергије, али скупљи и мање стабилан на температури.
• Неодимијум-гвожђе-бор (NdFeB) магнети:
  • БХмак: 35–55 МГОе (280–440 кЈ/м³) .
  • Најјачи стални магнети, али склони корозији и термичкој демагнетизацији изнад 150°C.
• Алникоова ниша:
  • Одлично се показује у окружењима са високим температурама (до 550°C ) због високе Киријеве температуре ( 840–890°C)).
  • Ниска коерцитивност ( 36–160 kA/m ) чини га подложним демагнетизацији услед спољашњих поља или механичких удара, али се то ублажава у пажљиво дизајнираним системима.

4. Практичне примене и разматрања дизајна

• Стабилност на високим температурама : Способност алникоа да задржи магнетизам на повишеним температурама чини га идеалним за ваздухопловне, војне и индустријске сензоре који раде близу или изнад 200°C.
• Отпорност на корозију : За разлику од NdFeB, алнико не захтева премазе, што смањује сложеност производње и дугорочне трошкове одржавања.
• Равнотежа цене и перформанси : Иако је скупљи од феритних магнета, алнико нуди боље перформансе у применама где температурна стабилност и издржљивост надмашују потребу за екстремном магнетном снагом.
• Ограничења дизајна:
  • Ниска коерцитивност захтева пажљиво руковање како би се избегла демагнетизација (нпр. коришћење држача у магнетним склоповима).
  • Крхка природа захтева заштитну амбалажу како би се спречило крзање током транспорта или инсталације.

5. Историјски контекст и еволуција

• Рани развој : Алнико се појавио 1930-их као један од првих сталних магнета високе енергије, замењујући угљенични челик и волфрамов челик (BHmax ~2,7 kJ/m³).
• Врхунске перформансе : До 1950-их, алнико 5 и 8 су достигли вредности BHmax од 5–11 MGOe , доминирајући применама у моторима, звучницима и магнетним сепараторима све до појаве SmCo и NdFeB током 1970-их и 80-их.
• Модерна употреба : Иако је у сенци магнета од ретких земаља у већини потрошачке електронике, алнико остаје кључан у нишним тржиштима где су његова отпорност на температуру и отпорност на корозију незаменљиве.