Все типы материалов и веществ обладают некоторыми магнитными свойствами, которые перечислены далее в этой статье. Но обычно слово «магнитные материалы» используется только для ферромагнитных материалов (описание ниже), однако материалы могут быть классифицированы на следующие категории в зависимости от магнитных свойств, которые они проявляют. Двумя наиболее распространенными типами магнетизма являются диамагнетизм и парамагнетизм, которые составляют большую часть периодической таблицы элементов при комнатной температуре. Эти элементы обычно называют немагнитными, тогда как те, которые называются магнитными, на самом деле классифицируются как ферромагнитные. Единственный другой тип магнетизма, наблюдаемый в чистых элементах при комнатной температуре, — это антиферромагнетизм. Наконец, магнитные материалы также могут быть классифицированы как ферримагнитные, хотя это не наблюдается ни в одном чистом элементе, а может быть найдено только в соединениях, таких как смешанные оксиды, известные как ферриты, от которых ферримагнетизм и получил свое название. Значение магнитной восприимчивости попадает в определенный диапазон для каждого типа материала.

Материалы, которые не сильно притягиваются к магниту, известны как парамагнитные материалы. Например: алюминий, олово, магний и т. д. Их относительная проницаемость мала, но положительна. Например: проницаемость алюминия: 1,00000065. Такие материалы намагничиваются только при помещении в сверхсильное магнитное поле и действуют в направлении магнитного поля.

Парамагнитные материалы имеют индивидуальные атомные диполи, ориентированные случайным образом, как показано ниже:

Поэтому результирующая магнитная сила равна нулю. Когда прикладывается сильное внешнее магнитное поле, постоянные магнитные диполи ориентируются параллельно приложенному магнитному полю и создают положительную намагниченность. Поскольку ориентация диполей параллельно приложенному магнитному полю не является полной, намагниченность очень мала.

Материалы, которые отталкиваются магнитом, такие как цинк, ртуть, свинец, сера, медь, серебро, висмут, дерево и т. д., известны как диамагнитные материалы. Их проницаемость немного меньше единицы. Например, относительная проницаемость висмута составляет 0,00083, меди — 0,000005, а дерева — 0,9999995. Они слегка намагничиваются при помещении в очень сильное магнитное поле и действуют в направлении, противоположном направлению приложенного магнитного поля.

В диамагнитных материалах два относительно слабых магнитных поля, вызванные орбитальным вращением и осевым вращением электронов вокруг ядра, направлены в противоположные стороны и компенсируют друг друга. Постоянные магнитные диполи в них отсутствуют. Диамагнитные материалы практически не имеют применения в электротехнике.

В диамагнитном материале атомы не имеют результирующего магнитного момента, когда нет приложенного поля. Под воздействием приложенного поля (H) вращающиеся электроны прецессируют, и это движение, которое является своего рода электрическим током, создает намагниченность (M) в направлении, противоположном направлению приложенного поля. Все материалы обладают диамагнитным эффектом, однако часто бывает, что диамагнитный эффект маскируется большим парамагнитным или ферромагнитным членом. Значение восприимчивости не зависит от температуры.

Материалы, которые сильно притягиваются магнитным полем или магнитом, называются ферромагнитными материалами, например: железо, сталь, никель, кобальт и т. д. Проницаемость этих материалов очень и очень высока (достигает нескольких сотен или тысяч).

Противоположные магнитные эффекты орбитального движения электронов и спина электронов не устраняют друг друга в атоме такого материала. Существует относительно большой вклад от каждого атома, который способствует созданию внутреннего магнитного поля, так что, когда материал помещается в магнитное поле, его значение увеличивается во много раз по сравнению со значением, которое присутствовало в свободном пространстве до того, как материал был помещен туда.

Для целей электротехники будет достаточно классифицировать материалы как просто ферромагнитные и неферромагнитные материалы. Последние включают материал с относительной проницаемостью, практически равной единице, в то время как первые имеют относительную проницаемость во много раз большую, чем единица. Парамагнитные и диамагнитные материалы относятся к неферромагнитным материалам.

3.1 Мягкие ферромагнитные материалы

Они имеют высокую относительную проницаемость, низкую коэрцитивную силу, легко намагничиваются и размагничиваются и имеют чрезвычайно малый гистерезис. Мягкие ферромагнитные материалы - это железо и его различные сплавы с такими материалами, как никель, кобальт, вольфрам и алюминий. Легкость намагничивания и размагничивания делает их очень подходящими для применений, связанных с изменением магнитного потока, таких как электромагниты, электродвигатели, генераторы, трансформаторы, индукторы, телефонные приемники, реле и т. д. Они также полезны для магнитного экранирования. Их свойства могут быть значительно улучшены благодаря тщательному производству, нагреву и медленному отжигу для достижения высокой степени чистоты кристаллов. Большой магнитный момент при комнатной температуре делает мягкие ферромагнитные материалы чрезвычайно полезными для магнитных цепей, но ферромагнетики являются очень хорошими проводниками и страдают от потери энергии от вихревых токов, возникающих внутри них. Существует дополнительная потеря энергии из-за того, что намагничивание происходит не плавно, а крошечными скачками. Эта потеря называется магнитной остаточной потерей, и она зависит исключительно от частоты изменения плотности потока, а не от ее величины.

3.2 Твердые ферромагнитные материалы

Они имеют относительно низкую проницаемость и очень высокую коэрцитивную силу. Их трудно намагничивать и размагничивать. Типичные твердые ферромагнитные материалы включают кобальтовую сталь и различные ферромагнитные сплавы кобальта, алюминия и никеля. Они сохраняют высокий процент своей намагниченности и имеют относительно высокие потери на гистерезис. Они очень подходят для использования в качестве постоянных магнитов, таких как динамики, измерительные приборы и т. д.

Ферриты - это особая группа ферромагнитных материалов, которые занимают промежуточное положение между ферромагнитными и неферромагнитными материалами. Они состоят из чрезвычайно мелких частиц ферромагнитного материала, обладающего высокой проницаемостью, и скреплены связующей смолой. Намагниченность, создаваемая в ферритах, достаточно велика, чтобы иметь коммерческую ценность, но их магнитное насыщение не так высоко, как у ферромагнитных материалов. Как и в случае с ферромагнетиками, ферриты могут быть мягкими или твердыми ферритами.

4.1 Мягкие ферриты

Керамические магниты, также называемые ферромагнитной керамикой, изготавливаются из оксида железа Fe2O3 с одним или несколькими двовалентными оксидами, такими как NiO, MnO или ZnO. Эти магниты имеют квадратную петлю гистерезиса, и высокая сопротивляемость и демагнетизация ценятся в магнитах для вычислительных машин, где требуется высокая сопротивляемость. Главное преимущество ферритов — их высокая электросопротивляемость. Коммерческие магниты имеют сопротивляемость до 10^9 ом·см. Эдди-токи, возникающие при переменных полях, минимальны, что расширяет область применения этих магнитных материалов до высоких частот, даже до микроволн. Ферриты тщательно изготавливаются путём смешивания порошкообразных оксидов, прессования и спекания при высокой температуре. Трансформаторы высокой частоты в телевизорах и радиоприёмниках с частотной модуляцией почти всегда делают с ферритовыми сердечниками.

4.2 Твердые ферриты

Это керамические постоянные магниты. Самая важная группа твердых ферритов имеет основную композицию MO·Fe2O3, где M — ион бария (Ba) или стронция (Sr). Эти материалы имеют гексагональную структуру, низкую стоимость и плотность. Твердые ферриты используются в генераторах, реле и моторах. В электронных приложениях они применяются в магнитах для громкоговорителей, телефонных звонков и приёмников. Также они используются в удерживающих устройствах для дверных доводчиков, уплотнений, защёлок и в различных конструкциях игрушек.

Исходный источник: https://electronicspani.com/types-of-magnetic-materials/

Компания NBAEM — профессиональный поставщик магнитных материалов из России. Мы экспортируем индивидуальные магнитные материалы более десяти лет. Мы предоставляем качественную продукцию и услуги высокого стандарта. Если вы ищете поставщика магнитных материалов или у вас есть вопросы по импорту магнитных изделий из России, вы можете связаться с нами напрямую.