mágneses Fémek & a nem mágneses Fémek egyaránt fontos szerepet játszanak a mérnöki munkában. A mágnesesség számos alkalmazás alapja. Ugyanakkor ez a tulajdonság bizonyos körülmények között is nemkívánatos lehet.
ezért fontos tudni, hogy mely Fémek mágnesesek, és melyek nem.
mi a mágnesesség?
laikus értelemben a mágnesesség olyan erő, amely vonzza vagy taszítja a mágneses tárgyakat., A különböző médiumokat Áthatoló mágneses mezők közvetítik ezt az erőt.
A mágnesesség alapértelmezés szerint bizonyos anyagok tulajdonsága. Egyes anyagok azonban a követelményektől függően mágnesezhetők vagy demagnetizálhatók.
mi hozza létre a mágnesességet a fémekben?
mint egy elektromos áram, a mágnesességet az elemi szintű elektronok okozzák. Az elektronok spin, amely létrehoz egy apró mágneses dipólus.
amikor ezek a pörgetések kiegyensúlyozottak, a nettó erő nulla. De nagyszámú páratlan elektron esetén ez a végtelenül kis mágneses pillanat nagy lesz., Ennek eredményeként észrevehető mágneses mezőt hoz létre a fém körül.
az elektromos áram mágneses mezők létrehozására is képes, és fordítva. Amikor egy elektromos áram áthalad egy huzalon, körkörös mágneses mezőt hoz létre a huzal körül. Hasonlóképpen, ha mágneses mezőt hozunk egy jó áramvezető közelében, az elektromos áramok elkezdenek áramolni a vezetőben.
Ez a csodálatos kapcsolat a villamos energia és a mágnesesség között számos zseniális eszközt és alkalmazást eredményezett.
típusú mágnesek
vannak különböző osztályozások mágnesek., A mágneses Fémek egymástól való megkülönböztetésének egyik módja az, hogy mennyi ideig működnek tulajdonságaik. Ennek alapján a mágneseket a következőképpen osztályozhatjuk:
- állandó
- ideiglenes
- elektromágnesek
vessünk egy mélyebb pillantást mindegyikre.
állandó mágnesek
az állandó mágnesek belső szerkezetük miatt mágneses mezőt hoznak létre. Nem veszítik el könnyen mágnesességüket. Az állandó mágnesek ferromágneses anyagokból készülnek, amelyek a külső befolyástól függetlenül nem hagyják abba a mágneses tér előállítását., Így stabilak a demagnetizáló erők ellen.
az állandó mágnesek megértéséhez meg kell vizsgálnunk a mágneses anyagok belső szerkezetét. Az anyag mágneses tulajdonságokat jelenít meg, ha tartományai ugyanabba az irányba vannak igazítva. A tartományok az anyag kristályos szerkezetében jelen lévő apró mágneses mezők.
ferromágneses anyagokban a tartományok tökéletesen igazodnak. Különböző módon lehet összehangolni őket, de a legmegbízhatóbb módszer a mágnes egy bizonyos hőmérsékletre történő melegítése., Ez a hőmérséklet eltér az anyagoktól, ami a tartományok állandó összehangolását eredményezi egy irányban.
a Föld magjában meglévő hasonló körülmények miatt úgy viselkedik, mint egy állandó mágnes.
ideiglenes mágnesek
ideiglenes mágnesek, ahogy a neve is sugallja, csak bizonyos körülmények között tartják meg mágneses tulajdonságaikat. Amikor ezek a feltételek már nincsenek jelen, elveszítik mágneses mezőjüket.
lágy anyagok alacsony mágneses tulajdonságokkal, mint például a lágyított vas és acél, példák ideiglenes mágnesek., Erős mágneses mező jelenlétében mágnesessé válnak. Alacsony kényszerességet is ábrázolnak.
látnia kellett, hogy a gemkapcsok hogyan kapcsolódnak egymáshoz, amikor állandó mágnes van a közelben. Minden gemkapocs ideiglenes mágnessé válik, amely mágneses mező jelenlétében más gemkapcsokat vonz. Az állandó mágnes eltávolítása után a gemkapcsok elveszítik mágneses tulajdonságaikat.
elektromágnesek
az elektromágnesek olyan mágnesek, amelyek mágneses mezőket termelnek, amikor egy elektromos áram áthalad rajtuk. Különböző felhasználási eseteik vannak., Például motorok, generátorok, relék, fejhallgatók stb. mindegyik elektromágnest használ.
elektromágnesekben a huzal tekercse egy ferromágneses mag körül forog. A vezeték áramforráshoz való csatlakoztatása erős mágneses mezőt eredményez. A ferromágneses anyag tovább erősíti azt. Az elektromágnesek rendkívül erősek lehetnek az elektromos áramtól függően.
azt is lehetővé teszik, hogy egy gombnyomással be-és kikapcsolják a mágneses erőt. Ez egy rendkívül különleges tulajdonság,amely segít a mágneses erő használatában.,
vegyük például egy darut, amelyet fémhulladék felszedésére használnak egy roncstelepen. Egy elektromágnes segítségével felvehetjük a fémhulladékot egy elektromos áram áthaladásával. Amikor le kell dobnunk a darabokat, csak annyit kell tennünk, hogy kikapcsoljuk az áramot a mágneshez.
az elektromágnes alkalmazás másik érdekes példája a Maglev vonat. Ebben az alkalmazásban egy vonat leválik a sínekről, majd leválik. Ez csak akkor lehetséges, ha egy elektromos áram áthalad a vonat testén lévő elektromágneseken.,
ez jelentősen csökkenti a vonat mozgásban lévő ellenállását. Ezért ezek a vonatok nagyon nagy sebességgel rendelkeznek.
mely Fémek mágnesesek?
számos módja van annak, hogy egy fém kölcsönhatásba léphet egy mágnessel. Ez az anyagok belső szerkezetétől függ. A fémek besorolhatók:
- ferromágneses
- paramágneses
- diamágneses
míg a mágnesek erősen vonzzák a ferromágneses fémeket, csak gyengén vonzzák a paramágneses fémeket. A diamágneses anyagok viszont gyenge repulziót mutatnak, amikor egy mágnes közelében helyezkednek el., Csak a ferromágneses fémeket tekintik valóban mágnesesnek.
mágneses Fémek listája
vessünk egy pillantást a legismertebb mágneses fémekre. Némelyikük mindig mágneses. Más, mint a rozsdamentes acél, csak bizonyos kémiai összetételű mágneses tulajdonságokkal rendelkezik.
vas
a vas rendkívül jól ismert ferromágneses fém. Valójában ez a legerősebb ferromágneses fém. A Föld magjának szerves részét képezi, mágneses tulajdonságait átadja bolygónknak., Ezért a Föld önmagában állandó mágnesként működik.
számos szempont járul hozzá a vas mágnesességéhez. Az atomi szintű nettó elektron spin mellett kristályos szerkezete is fontos szerepet játszik. Anélkül, hogy a vas nem lenne mágneses fém.
a különböző kristályszerkezetek különböző vas tulajdonságokat eredményeznek.
a vas testközpontú köbös (bcc) alfa-FE szerkezetében ferromágneses. Ugyanakkor nem mutat mágnesességet az arcközpontú köbös (fcc) gamma-Fe szerkezetben., A béta-Fe szerkezet például paramágneses tendenciákat mutat.
nikkel
a nikkel egy másik népszerű mágneses fém, ferromágneses tulajdonságokkal. A vashoz hasonlóan vegyületei is jelen vannak a Föld magjában. Történelmileg a nikkelt érmék készítésére használták.
ma a nikkel akkumulátorokban, bevonatokban, konyhai eszközökben, telefonokban, épületekben, szállításban és ékszerekben is használható. A nikkel nagy részét rozsdamentes acél ferronickel gyártására használják.
mágneses tulajdonságai miatt a nikkel szintén része az Alnico mágneseknek (alumíniumból, nikkelből és kobaltból)., Ezek a mágnesek erősebbek, mint a ritkaföldfém mágnesek, de gyengébbek, mint a vas alapú mágnesek.
kobalt
a kobalt fontos ferromágneses fém. Több mint 100 éve a kobalt kiváló mágneses tulajdonságai számos alkalmazás kifejlesztésében segítettek.
kobalt lehet használni, hogy készítsen puha, valamint a kemény mágnesek. A kobaltot használó lágy mágneseknek előnyei vannak más lágy mágnesekkel szemben. Nevezetesen, magas telítettségi pontjuk van, Curie hőmérséklete 950…990° Celsius tartományban van. Így magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz (legfeljebb 500° C-ig) használhatók.,
a kobaltot ötvözeteivel merevlemezekben, szélturbinákban, MRI gépekben, motorokban, hajtóművekben és érzékelőkben használják.
acél
Az acél ferromágneses tulajdonságokat is mutat, mivel vasból származik. A legtöbb acél vonzódik egy mágneshez. Szükség esetén acél is használható állandó mágnesek készítéséhez.
vegyük az acél EN c15d példáját.ez az acélminőség 98,81-99,26% vasat tartalmaz. Így ennek az acélminőségnek nagyon magas százaléka a vas. Ezért a vas ferromágneses tulajdonságai átkerülnek az acélra.,
rozsdamentes acél
egyes rozsdamentes acélok mágnesesek, mások nem. Az ötvözött acél rozsdamentes acélból készül, ha legalább 10,5% króm van benne. A különböző kémiai összetételeknek köszönhetően különböző típusú rozsdamentes acélok vannak.
Ferritic and martensitic stainless steels are magnetic due to their iron composition and molecular structure.,
az Austenites acélok viszont nem mutatnak ferromágneses tulajdonságokat más molekuláris szerkezet miatt. Ez teszi a Alkalmas MRI gépek.
a szerkezeti különbség a nikkel mennyiségéből származik. Erősíti az oxidréteget a korrózió elleni jobb védelem érdekében, de megváltoztatja a rozsdamentes acél szerkezetét is.
ritkaföldfémek
a fent említett fémekkel együtt néhány ritkaföldfém vegyületének kiváló ferromágneses tulajdonságai is vannak., A gadolínium, a szamárium, a neodímium mind példák a mágneses ritkaföldfémekre.
különböző tulajdonságokkal rendelkező mágnesek a fenti Fémek felhasználásával, vas, nikkel és kobalt kombinációjával állíthatók elő. Ezek a mágnesek bizonyos alkalmazásokhoz szükséges tulajdonságokkal rendelkeznek.
például a szamárium-kobalt mágnesek jelen vannak a turbomachinery-ben, a high-end elektromos motorokban stb.
mely Fémek nem mágnesesek?
a periódusos rendszerben csak néhány fém mágneses. A legtöbb más közönséges fém nem mágneses fém. Vessünk egy pillantást néhány közülük.,
A nem mágneses Fémek listája
alumínium
Az alumínium kristályszerkezete a lítiumhoz és magnéziumhoz hasonlóan nem mágnesessé teszi. Mindhárom anyag népszerű példa a paramágneses fémekre.
bár többféle alumínium korrózió fordulhat elő, ismert a korrozív környezetekkel szembeni ellenállásáról. Ez a könnyű súlyával együtt számos iparágban hasznos fémré teszi.
arany
Az Arany diamágneses fém, mint a legtöbb más fém., Tiszta formájában az arany nem mágneses, csak gyenge repulziót mutat a mágnesek felé, mint minden diamágneses fém.
ezüst
Az ezüst egy másik nem mágneses fém. Ez a tulajdonság lehetővé teszi a hamis ezüst azonosítását. Ha az” ezüst ” érmék vagy ékszerek mágnesekhez vonzódnak, ez valami más.
réz
réz mágneses?
maga a réz nem mágneses, hanem bizonyos mértékig kölcsönhatásba lép a mágnesekkel. Ez a tulajdonság segíti a villamos energia előállítását az erőművekben.,
következtetés
egy elég nagy mágneses mezővel minden típusú fém kölcsönhatásba lép egy mágnessel. Ennek oka az, hogy az örvényáramok fémekben vannak beállítva, amikor mozgó mágneses mezőnek vannak kitéve.
ezzel az elvvel a fémdetektorok képesek felismerni a nem mágneses fémeket, például aranyat, ezüstöt. De a legtöbb gyakorlati célra ez a kölcsönhatás nem elegendő, és korlátozza a lehetséges felhasználási eseteket.