Sõltuv alt magnetilistest omadustest on ained diamagnetid, paramagnetid ja ferromagnetid. Ja just ferromagnetilisel materjalil on erilised omadused, mis erinevad muust.
Mis materjal see on ja millised omadused sellel on
Ferromagnetiline materjal (ehk ferromagnet) on tahkes kristallilises või amorfses olekus olev aine, mis magnetvälja puudumisel magnetiseerub ainult madalal kriitilisel temperatuuril, st Curie punktist madalamal temperatuuril.. Selle materjali magnetiline tundlikkus on positiivne ja ületab ühtsuse. Mõnel ferromagnetil võib olla spontaanne magnetiseerumine, mille tugevus sõltub välistest teguritest. Muuhulgas on sellistel materjalidel suurepärane magnetiline läbilaskvus ja nad on võimelised võimendama välist magnetvälja mitusada tuhat korda.
Ferromagnetite rühmad
Ferromagnetilisi materjale on kokku kaks rühma:
- Magnetiliselt pehme rühm. Selle rühma ferromagnetid on väikesedmagnetvälja tugevuse näitajad, kuid neil on suurepärane magnetläbilaskvus (alla 8,0×10-4 H/m) ja madalad hüstereesikadud. Pehmete magnetiliste materjalide hulka kuuluvad: permalsulamid (sulamid, millele on lisatud niklit ja raud), ferromagnetid (ferriidid), magnetoelektrikud.
- Magnetiliselt kõva (või magnetiliselt kõva rühm). Selle rühma ferromagnetiliste materjalide omadused on kõrgemad kui eelmisel. Magnetilistel tahketel ainetel on nii kõrge magnetvälja tugevus kui ka hea magnetiline läbilaskvus. Need on peamised materjalid magnetite ja seadmete tootmiseks, kus kasutatakse sundjõudu ja nõutakse suurepärast magnetilist vastuvõtlikkust. Magnetkõva rühm hõlmab peaaegu kõiki süsinikteraseid ja mõningaid legeerteraseid (koob alt, volfram ja kroom).
Magnetiliselt pehme rühma materjalid
Nagu varem mainitud, sisaldab pehme magnetrühm:
- Permalloys, mis koosnevad ainult raua- ja niklisulamitest. Mõnikord lisatakse permalloidele läbilaskvuse suurendamiseks kroomi ja molübdeeni. Õigesti valmistatud permalloidel on kõrge magnetiline läbilaskvus ja koertsitiivsus.
- Ferriidid on ferromagnetiline materjal, mis koosneb raua ja tsingi oksiididest. Sageli lisatakse resistentsuse vähendamiseks rauale ja tsingile mangaani või nikli oksiide. Seetõttu kasutatakse ferriite sageli kõrgsagedusvoolude pooljuhtidena.
- Magnetodielektrikudon pulbriline segu rauast, magnetiidist või permalloipulbrist, mis on mähitud dielektrilisse kilesse. Nii nagu ferriite, kasutatakse magnetodielektrikuid pooljuhtidena paljudes seadmetes: võimendid, vastuvõtjad, saatjad jne.
Kõva magnetrühma materjalid
Järgmised materjalid kuuluvad kõva magnetirühma:
- Süsinikteras, mis on valmistatud raua ja süsiniku sulamist. Sõltuv alt süsiniku hulgast eristatakse: madala süsinikusisaldusega (alla 0,25% süsinikusisaldusega), keskmise süsinikusisaldusega (0,25–0,6% süsinikusisaldusega) ja kõrge süsinikusisaldusega teraseid (kuni 2% süsinikku). Lisaks rauale ja süsinikule võib sulami koostisse lisada ka räni, magneesiumi ja mangaani. Kuid kõige kvaliteetsemad ja sobivamad ferromagnetilised materjalid on need süsinikterased, milles on kõige vähem lisandeid.
- Haruldastel muldmetallidel põhinevad sulamid, näiteks samariumi-koob alti sulamid (SmCo5 või Sm2Co17 ühendid). Neil on kõrge magnetiline läbilaskvus, jääkinduktsiooniga 0,9 T. Samal ajal on seda tüüpi ferromagnetites ka magnetväli 0,9 T.
- Muud sulamid. Nende hulka kuuluvad: volfram, magneesium, plaatina ja koob altisulamid.
Erinevus ferromagnetilise materjali ja muude magnetiliste omadustega ainete vahel
Artikli alguses öeldi, et ferromagnetitel on eriomadused, mis erinevad oluliseltmuudest materjalidest ja siin on mõned tõendid:
- Erinev alt diamagnetitest ja paramagnetitest, mille omadused tulenevad üksikutest aatomitest ja aine molekulidest, sõltuvad ferromagnetiliste materjalide omadused kristallstruktuurist.
- Ferromagnetilistel materjalidel, erinev alt näiteks paramagnetitest, on kõrge magnetilise läbilaskvuse väärtused.
- Lisaks läbilaskvusele erinevad ferromagnetid paramagnetilistest materjalidest selle poolest, et neil on sõltuv seos magnetiseerimise ja magnetiseeriva välja tugevuse vahel, millel on teaduslik nimetus – magnethüsterees. Paljud ferromagnetilised materjalid, nagu koob alt ja nikkel, aga ka nendel põhinevad sulamid, on sarnase nähtusega. Muide, just magnethüsterees võimaldab magnetitel pikka aega säilitada magnetiseerumisolekut.
- Mõned ferromagnetilised materjalid võivad magnetiseerimisel muuta oma kuju ja suurust. Seda nähtust nimetatakse magnetostriktsiooniks ja see sõltub mitte ainult ferromagneti tüübist, vaid ka muudest sama olulistest teguritest, näiteks väljade tugevusest ja kristallograafiliste telgede asukohast nende suhtes.
- Ferromagnetilise aine teine huvitav omadus on võime kaotada oma magnetilised omadused või lihtsam alt öeldes muutuda paramagnetiks. Seda efekti on võimalik saavutada materjali kuumutamisel nn Curie punktist kõrgemal, samas kui paramagnetilisse olekusse üleminekuga ei kaasne mingeid kõrvalmõjusid ja see on palja silmaga praktiliselt nähtamatu.silm.
Ferromagnetite kasutusvaldkond
Nagu näete, on ferromagnetilisel materjalil tänapäevases tehnoloogiamaailmas eriti oluline koht. Seda kasutatakse järgmiste toodete valmistamiseks:
- püsimagnetid;
- magnetkompassid;
- trafod ja generaatorid;
- elektroonilised mootorid;
- elektrilised mõõteriistad;
- vastuvõtjad;
- saatjad;
- võimendid ja vastuvõtjad;
- kõvakettad sülearvutitele ja personaalarvutitele;
- kõlarid ja teatud tüüpi telefonid;
- salvestid.
Varem kasutati raadiotehnikas magnetlintide ja filmide loomiseks ka mõningaid pehmeid magnetmaterjale.
