Алнико - это семейство сплавов железа, которые, помимо железа, в основном состоят из алюминия (Al), никеля (Ni) и кобальта (Co), отсюда и сокращение [1] al-ni-co . В их состав также входит медь , а иногда и титан . Сплавы альнико ферромагнитны и используются для изготовления постоянных магнитов . До появления в 1970-х годах редкоземельных магнитов они были самым сильным типом постоянных магнитов. Другие торговые названия сплавов этого семейства: Alni, Alcomax, Hycomax, Columax и Ticonal . [2]
Состав альнико-сплавов обычно составляет 8–12% Al, 15–26% Ni, 5–24% Co, до 6% Cu, до 1% Ti, а остальное - Fe. Развитие алнико началось в 1931 году, когда Т. Мисима в Японии обнаружил, что сплав железа, никеля и алюминия имеет коэрцитивную силу 400 эрстед (32 кА / м), что вдвое больше, чем у лучших магнитных сталей того времени. [3]
Свойства [ править ]
Сплавы алнико могут быть намагничены для создания сильных магнитных полей и обладают высокой коэрцитивной силой (сопротивлением размагничиванию), что позволяет создавать сильные постоянные магниты. Из наиболее распространенных магнитов сильнее только магниты из редкоземельных элементов, таких как неодим и самарий-кобальт . Магниты Alnico создают на своих полюсах напряженность магнитного поля до 1500 гаусс (0,15 тесла ), что примерно в 3000 раз превышает силу магнитного поля Земли . Некоторые марки альнико изотропны и могут эффективно намагничиваться в любом направлении. Другие типы, такие как алнико 5 и алнико 8, являются анизотропными., каждый из которых имеет предпочтительное направление намагничивания или ориентацию. Анизотропные сплавы обычно имеют большую магнитную емкость в предпочтительной ориентации, чем изотропные. Остаточная намагниченность Альнико ( B r ) может превышать 12000 G (1,2 Тл ), его коэрцитивная сила ( H c ) может достигать 1000 эрстед (80 кА / м), его максимальный энергетический продукт (( BH ) макс.) может достигать 5,5 МГ · э (44 Тл · А / м). Это означает, что алнико может создавать сильный магнитный поток в замкнутых магнитных цепях, но имеет относительно небольшое сопротивление размагничиванию. Напряженность поля на полюсах любого постоянного магнита очень сильно зависит от формы и обычно намного ниже остаточной силы материала.
Сплавы алнико имеют одни из самых высоких температур Кюри среди всех магнитных материалов, около 800 ° C (1470 ° F), хотя максимальная рабочая температура обычно ограничивается примерно 538 ° C (1000 ° F). [4] Это единственные магниты, которые обладают полезным магнетизмом даже при нагревании докрасна . [5] Это свойство, а также его хрупкость и высокая температура плавления являются результатом сильной тенденции к упорядочению из-за интерметаллических связей между алюминием и другими составляющими. Они также являются одними из самых стабильных магнитов при правильном обращении. Магниты алнико электропроводны, в отличие от керамических магнитов.
| MMPA Учебный класс | IEC Код Ref. | Химическая Сочинение (Баланс железа для всех сплавов) | Магнитные свойства | Физические свойства | Тепловые свойства | |||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Максимум. Энергия Товар (BH) макс | Остаточный Индукция B r | Принудительный Сила H c | Внутренний Принудительный Сила H ci | Плотность | Растяжимый Сила | Поперечный Модуль упругости Разрыв | HRC | Коэффициент теплового Расширение 10 −6 на ° C | Электрические Удельное сопротивление "Ом-см х 10-6 " (при 20 ° C) | Обратимый Темп. Коэффициент % Изменения на ° C | Кюри Темп | Максимум Служба Темп | ||||||||||||||||||
| Al | Ni | Co | Cu | Ti | MGOe | кДж / м 3 | гаусс | mT | Эрстед | кА / м | Эрстедс | кА / м | фунт / дюйм 3 | г / см 3 | psi | Па х 10 6 | psi | Па х 10 6 | Возле B r | Возле Максимум. Энергия Prod. | Слышать H c | ° C | ° F | ° C | ° F | |||||
| ИЗОТРОПНОЕ ЛИТЬЕ ALNICO | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Алнико 1 | R1-0-1 | 12 | 21 год | 5 | 3 | - | 1.4 | 11.1 | 7200 | 720 | 470 | 37 | 480 | 38 | 0,249 | 6.9 | 4000 | 28 год | 14000 | 97 | 45 | 12,6 | 75 | |||||||
| Алнико 2 | R1-0-4 | 10 | 19 | 13 | 3 | - | 1,7 | 13,5 | 7500 | 750 | 560 | 45 | 580 | 46 | 0,256 | 7.1 | 3000 | 21 год | 7000 | 48 | 45 | 12,4 | 65 | -0,03 | -0,02 | -0,02 | 810 | 1490 | 450 | 840 |
| Алнико 3 | R1-0-2 | 12 | 25 | - | 3 | - | 1,35 | 10,7 | 7000 | 700 | 480 | 38 | 500 | 40 | 0,249 | 6.9 | 12000 | 83 | 23000 | 158 | 45 | 13,0 | 60 | |||||||
| АНИЗОТРОПНЫЙ КАСТ ALNICO | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Алнико 5 | R1-1-1 | 8 | 14 | 24 | 3 | - | 5.5 | 43,8 | 12800 | 1280 | 640 | 51 | 640 | 51 | 0,264 | 7.3 | 5400 | 37 | 10500 | 72 | 50 | 11,4 | 47 | -0,02 | -0,015 | +0,01 | 860 | 1580 | 525 | 975 |
| Алнико 5DG | R1-1-2 | 8 | 14 | 24 | 3 | - | 6.5 | 57,7 | 13300 | 1330 | 670 | 53 | 670 | 53 | 0,264 | 7.3 | 5200 | 36 | 9000 | 62 | 50 | 11,4 | 47 | |||||||
| Алнико 5-7 | R1-1-3 | 8 | 14 | 24 | 3 | - | 7,5 | 59,7 | 13500 | 1350 | 740 | 59 | 740 | 59 | 0,264 | 7.3 | 5000 | 34 | 8000 | 55 | 50 | 11,4 | 47 | |||||||
| Алнико 6 | R1-1-4 | 8 | 16 | 24 | 3 | 1 | 3.9 | 31,0 | 10500 | 1050 | 780 | 62 | 800 | 64 | 0,265 | 7.3 | 23000 | 158 | 45000 | 310 | 50 | 11,4 | 50 | -0,02 | -0,015 | +0,03 | 860 | 1580 | 525 | 975 |
| Алнико 8 | R1-1-5 | 7 | 15 | 35 год | 4 | 5 | 5,3 | 42,2 | 8200 | 820 | 1650 | 131 | 1860 г. | 148 | 0,262 | 7.3 | 10000 | 59 | 30000 | 207 | 55 | 11.0 | 53 | -0,025 | -0,01 | +0,01 | 860 | 1580 | 550 | 1020 |
| Алнико 8HC | R1-1-7 | 8 | 14 | 38 | 3 | 8 | 5.0 | 39,8 | 7200 | 720 | 1900 г. | 151 | 2170 | 173 | 0,262 | 7.3 | 10000 | 59 | 30000 | 207 | 55 | 11.0 | 54 | -0,025 | -0,01 | +0,01 | 860 | 1580 | 550 | 1020 |
| Алнико 9 | R1-1-6 | 7 | 15 | 35 год | 4 | 5 | 9.0 | 71,6 | 10600 | 1060 | 1500 | 119 | 1500 | 119 | 0,262 | 7.3 | 7000 | 48 | 8000 | 55 | 55 | 110. | 53 | -0,025 | -0,01 | +0,01 | 860 | 1580 | 550 | 1020 |
| ИЗОТРОПНОЕ СПЕЧЕНИЕ ALNICO | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Алнико 2 | R1-0-4 | 10 | 19 | 13 | 3 | - | 1.5 | 11,9 | 7100 | 710 | 550 | 44 год | 570 | 45 | 0,246 | 6,8 | 65000 | 448 | 70000 | 483 | 45 | 123,4 | 68 | |||||||
| АНИЗОТРОПНЫЙ СПЕЧЕННЫЙ АЛЬНИКО | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Алнико 5 | R1-1-10 | 8 | 14 | 24 | 3 | - | 3.9 | 31,0 | 10900 | 1090 | 620 | 49 | 630 | 50 | 0,250 | 6.9 | 50000 | 345 | 55000 | 379 | 45 | 11,3 | 50 | |||||||
| Алнико 6 | R1-1-11 | 8 | 15 | 24 | 3 | 1 | 2,9 | 23,1 | 9400 | 940 | 790 | 63 | 820 | 65 | 0,250 | 6.9 | 55000 | 379 | 100000 | 689 | 45 | 11,4 | 54 | |||||||
| Алнико 8 | R1-1-12 | 7 | 15 | 35 год | 4 | 5 | 4.0 | 31,8 | 7400 | 740 | 1500 | 119 | 1690 | 134 | 0,252 | 7.0 | 50000 | 345 | 55000 | 379 | 45 | 11.0 | 54 | |||||||
| Алнико 8HC | R1-1-13 | 7 | 14 | 38 | 3 | 8 | 4.5 | 35,8 | 6700 | 670 | 1800 | 143 | 2020 г. | 161 | 0,252 | 7.0 | 55000 | 379 | 45 | 11.0 | 54 | |||||||||
По состоянию на 2018 год, Alnico магниты стоят около 44 USD / кг (US $ 20 / фунт) или US $ 4,30 / BH макс . [6]
Классификация [ править ]
Магниты Alnico традиционно классифицируются с использованием номеров, присвоенных Ассоциацией производителей магнитных материалов (MMPA), например, alnico 3 или alnico 5. Эти классификации указывают на химический состав и магнитные свойства. (Сами классификационные номера не имеют прямого отношения к свойствам магнита; например, более высокое число не обязательно указывает на более сильный магнит.) [7]
Эти классификационные номера, все еще используемые, были отменены в пользу новой системы MMPA, которая обозначает магниты Alnico на основе максимального энергетического продукта в мегагаусс-эрстедах и внутренней коэрцитивной силы в килоэрстедах, а также системы классификации IEC. [7]
Производственный процесс [ править ]
Магниты Alnico производятся методами литья или спекания . [8] Литой алнико производят обычными методами с использованием песчаных форм, связанных смолой. Спеченные альнико-магниты формируются с использованием методов производства порошкового металла. Спекание алнико подходит для сложных геометрических форм. [9]
Большая часть производимого алнико анизотропна, что означает, что магнитное направление зерен ориентировано в одном направлении. Анизотропные алнико-магниты ориентируются путем нагрева выше критической температуры и охлаждения в присутствии магнитного поля. И изотропный, и анизотропный альнико требуют надлежащей термообработки для развития оптимальных магнитных свойств - без нее коэрцитивная сила альнико составляет около 10 Э, сравнимо с техническим железом, которое является магнитомягким материалом. После термообработки альнико становится композитным материалом, называемым « осадочный материал» - он состоит из богатых железом и кобальтом осадков [10] в матрице с высоким содержанием NiAl.
Анизотропия Альнико ориентирована вдоль желаемой магнитной оси путем приложения к ней внешнего магнитного поля во время зарождения частиц осадка, которое происходит при охлаждении с 900 ° C (1650 ° F) до 800 ° C (1470 ° F), вблизи точки Кюри. . Без внешнего поля возникают локальные анизотропии разной ориентации из-за спонтанной намагниченности. Структура преципитата является «барьером» против изменений намагниченности, так как она предпочитает несколько состояний намагниченности, требующих большой энергии для перевода материала в какое-либо промежуточное состояние. Кроме того, слабое магнитное поле смещает намагниченность только матричной фазы и является обратимым.
Использует [ редактировать ]
Магниты Alnico широко используются в промышленных и бытовых приложениях, где необходимы сильные постоянные магниты; примерами являются электродвигатели , звукосниматели электрогитары , микрофоны , датчики , громкоговорители , магнетронные лампы и магниты для коров . Во многих приложениях их заменяют магниты из редкоземельных элементов , более сильные поля (B r ) и большие энергетические продукты (B · H max ) позволяют использовать магниты меньшего размера для данного приложения.
Ссылки [ править ]
- ^ Hellweg, Пол. Словарь бессонницы . Факты о файловых публикациях. п. 115. ISBN 978-0-8160-1364-7.
- ^ Брэди, Джордж Стюарт; Clauser, Henry R .; Ваккари, Джон А. (2002). Справочник по материалам: энциклопедия для менеджеров . McGraw-Hill Professional. п. 577. ISBN. 978-0-07-136076-0.
- ^ Cullity, BD; CD Грэм (2008). Введение в магнитные материалы . Wiley-IEEE. п. 485. ISBN 978-0-471-47741-9.
- ^ Магниты Арнольда-Алнико . Arnoldmagnetics.com. Проверено 30 июля 2011.
- ^ Хуберт, Алекс; Рудольф Шефер (1998). Магнитные домены: анализ магнитных микроструктур . Springer. п. 557. ISBN. 978-3-540-64108-7.
- ^ Часто задаваемые вопросы, заархивированные 12 марта 2019 г., на Wayback Machine . Magnetsales.com. Проверено 30 июля 2011.
- ^ a b «Стандартные спецификации для материалов с постоянными магнитами (Стандарт MMPA № 0100-00)» (PDF) . Ассоциация производителей магнитных материалов . Проверено 9 сентября 2015 года .
- ^ Кэмпбелл, Питер (1996). Материалы для постоянных магнитов и их применение . Великобритания: Издательство Кембриджского университета. С. 35–38. Bibcode : 1996pmma.book ..... C . ISBN 978-0-521-56688-9.
- ^ [1] . thomas-skinner.com. Thomas & Skinner, Inc. Высокопроизводительные магнитные материалы. Взято с веб-сайта 01 августа 2019 г.
- ^ Чу, WG; Fei, WD; Ли, XH; Ян, ДЗ; Ван, JL (2000). «Эволюция частиц с высоким содержанием Fe-Co в сплаве Alnico 8, подвергнутом термомагнитной обработке при 800 ° C». Материаловедение и технологии . 16 (9): 1023–1028. DOI : 10.1179 / 026708300101508810 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Магнитные стержни и марки Alnico ,Ассортимент подковообразных магнитов альнико, 1956 г.
- Физический обзор: 77p839_2 , 80p112_2 , 80p302_1 , 81p478_1
- Обзор современной физики 17п15 , 25п316_1
- 29п299 , 31пС82 , 40п1308
- MMPA 0100-00 , Стандартные спецификации для материалов с постоянными магнитами
