metale Magnetice & non-metale magnetice ambele joacă un rol important în inginerie. Magnetismul este baza pentru multe aplicații. În același timp, această proprietate poate fi, de asemenea, nedorită în anumite circumstanțe.prin urmare, este important să știm care metale sunt magnetice și care nu sunt.
ce este magnetismul?
în termeni laici, magnetismul este o forță care poate atrage sau respinge obiecte magnetice., Câmpurile magnetice care pătrund în medii diferite mediază această forță.magnetismul este o proprietate a anumitor materiale în mod implicit. Unele materiale, totuși, pot fi magnetizate sau demagnetizate în funcție de cerințe.
ce creează magnetismul în metale?ca un curent electric, magnetismul este cauzat de electroni la nivel elementar. Electronii au spin, care creează un dipol magnetic mic.când aceste rotiri sunt echilibrate, forța netă este zero. Dar, în cazul unui număr mare de electroni nepereche, acest moment magnetic infinitezimal mic devine mare., Ca rezultat, creează un câmp magnetic vizibil în jurul metalului.curentul Electric este, de asemenea, capabil să creeze câmpuri magnetice și invers. Când un curent electric trece printr-un fir, acesta creează un câmp magnetic circular în jurul firului. În mod similar, aducând un câmp magnetic lângă un bun conductor de electricitate, curenții electrici încep să curgă în conductor.această relație uimitoare între electricitate și magnetism a dus la multe dispozitive și aplicații ingenioase.
tipuri de magneți
există diferite clasificări pentru magneți., O modalitate de a diferenția metalele magnetice unul de celălalt este de cât timp proprietățile lor sunt active. Folosind aceasta ca bază, putem clasifica magneții ca:
- Permanent
- temporar
- electromagneți
Să aruncăm o privire mai profundă în fiecare dintre ele.magneții permanenți produc un câmp magnetic datorită structurii lor interne. Ei nu își pierd magnetismul cu ușurință. Magneții permanenți sunt fabricați din materiale feromagnetice care nu încetează să producă câmpul lor magnetic indiferent de influența externă., Astfel, ele sunt stabile împotriva forțelor demagnetizante.pentru a înțelege magneții permanenți, trebuie să ne uităm la structura internă a materialelor magnetice. Un material afișează proprietăți magnetice atunci când domeniile sale sunt aliniate în aceeași direcție. Domeniile sunt câmpurile magnetice minuscule care sunt prezente în structura cristalină a unui material.în materialele feromagnetice, domeniile sunt perfect aliniate. Există diferite moduri de a le alinia, dar metoda cea mai fiabilă este de a încălzi magnetul la o anumită temperatură., Această temperatură este diferită pentru materiale și are ca rezultat alinierea permanentă a domeniilor într-o direcție.
se datorează condițiilor similare existente în miezul pământului că se comportă ca un magnet permanent.magneții temporari, după cum sugerează și numele, își păstrează proprietățile magnetice numai în anumite condiții. Când aceste condiții nu mai sunt prezente, își pierd câmpurile magnetice.
materialele moi cu proprietăți magnetice scăzute, cum ar fi fierul recoaptă și oțelul, sunt exemple de magneți temporari., Ele devin magnetice în prezența unui câmp magnetic puternic. Ele prezintă, de asemenea, coercivitate scăzută.
trebuie să fi văzut cum se atașează agrafe de hârtie atunci când un magnet permanent este în apropiere. Fiecare agrafă de hârtie devine un magnet temporar care atrage alte agrafe de hârtie în prezența unui câmp magnetic. Odată ce magnetul permanent este luat, clemele de hârtie își pierd proprietățile magnetice.
Electromagneți
Electromagneți sunt magneți care produc câmpuri magnetice atunci când un curent electric trece prin ele. Au diverse cazuri de utilizare., De exemplu, motoare, generatoare, Relee, căști etc. toți folosesc electromagneți.în electromagneți, o bobină de sârmă se învârte în jurul unui miez feromagnetic. Conectarea firului la o sursă de energie electrică produce un câmp magnetic puternic. Materialul feromagnetic îl amplifică în continuare. Electromagneții pot fi extrem de puternici în funcție de curentul electric.ele oferă, de asemenea, posibilitatea de a porni și opri forța magnetică prin apăsarea unui buton. Aceasta este o proprietate extrem de specială care ne ajută să folosim forța magnetică în aplicațiile noastre.,să luăm exemplul unei macarale folosite pentru a ridica fier vechi într-un depozit de vechituri. Cu ajutorul unui electromagnet, putem ridica fierul vechi trecând un curent electric prin el. Când trebuie să renunțăm la piese, tot ce trebuie să facem este să oprim electricitatea către magnet.un alt exemplu interesant de aplicație electromagnet este trenul Maglev. În această aplicație, un tren ridică de pe șine și levitează. Este posibil numai atunci când un curent electric trece prin electromagneți pe corpul trenului.,acest lucru reduce considerabil rezistența cu care se confruntă trenul atunci când este în mișcare. Prin urmare, aceste trenuri au viteze foarte mari.
ce metale sunt magnetice?
există diferite moduri în care un metal poate interacționa cu un magnet. Aceasta depinde de structura internă a materialelor. Metalele pot fi clasificate ca:
- feromagnetice
- paramagnetice
- diamagnetice
în timp ce magneții atrag puternic metalele feromagnetice, ele atrag doar slab metalele paramagnetice. Materialele diamagnetice, pe de altă parte, arată o repulsie slabă atunci când sunt plasate lângă un magnet., Numai metalele feromagnetice sunt considerate cu adevărat magnetice.
lista metalelor magnetice
Să aruncăm o privire la unele dintre cele mai cunoscute metale magnetice. Unele dintre ele sunt magnetice în orice moment. Altele, cum ar fi oțelul inoxidabil, au proprietăți magnetice numai cu o anumită compoziție chimică.
fier
fierul este un metal feromagnetic extrem de cunoscut. Este, de fapt, cel mai puternic metal feromagnetic. Formează o parte integrantă a miezului pământului și conferă proprietățile sale magnetice planetei noastre., De aceea, pământul acționează ca un magnet permanent pe cont propriu.există multe aspecte care contribuie la magnetismul fierului. În plus față de spinul net de electroni la nivel atomic, structura sa cristalină joacă, de asemenea, un rol important. Fără ea, fierul nu ar fi un metal magnetic.structurile cristaline diferite au ca rezultat proprietăți diferite ale fierului.
fierul este feromagnetic în structura sa alfa-Fe cubică (bcc) centrată pe corp. În același timp, nu prezintă magnetism în structura gamma-fe cubică centrată pe față (fcc)., Structura Beta-Fe, de exemplu, prezintă tendințe paramagnetice.
nichel
nichelul este un alt metal magnetic popular cu proprietăți feromagnetice. Ca și fierul, compușii săi sunt prezenți în miezul Pământului. Istoric, nichelul a fost folosit pentru a face monede.astăzi, nichelul este utilizat în baterii, acoperiri, unelte de bucătărie, telefoane, clădiri, transport și bijuterii. O mare parte din nichel este utilizat pentru fabricarea feronickel pentru oțel inoxidabil.datorită proprietăților sale magnetice, nichelul face parte și din magneții Alnico (din aluminiu, nichel și cobalt)., Acești magneți sunt mai puternici decât magneții metalici din pământuri rare, dar mai slabi decât magneții pe bază de fier.cobaltul este un metal feromagnetic important. De peste 100 de ani, proprietățile magnetice excelente ale cobaltului au ajutat la dezvoltarea unei varietăți de aplicații.cobaltul poate fi folosit pentru a produce magneți moi și tari. Magneți moi care folosesc cobalt au avantaje față de alți magneți moi. Anume, au un punct de saturație ridicat, temperaturi Curie în intervalul 950… 990 ° Celsius. Astfel, ele pot fi utilizate pentru aplicații la temperaturi ridicate (până la sub 500° Celsius).,cobaltul cu aliajele sale este utilizat în hard disk-uri, turbine eoliene, mașini RMN, motoare, actuatoare și senzori.
oțel
oțel afișează, de asemenea, proprietăți feromagnetice, deoarece este derivat din fier. Majoritatea oțelurilor vor fi atrase de un magnet. Dacă este necesar, oțelul poate fi folosit și pentru a face magneți permanenți.
Să luăm exemplu de oțel EN C15D. Acest grad de oțel conține 98.81 să 99.26% fier. Astfel, un procent foarte mare din acest grad de oțel este fierul. Prin urmare, proprietățile feromagnetice ale transferului de fier în oțel.,
oțel inoxidabil
unele oțeluri inoxidabile sunt magnetice, iar unele nu sunt. Un oțel aliat devine un oțel inoxidabil dacă are cel puțin 10,5% crom în el. Datorită diferitelor compoziții chimice, există diferite tipuri de oțel inoxidabil.
Feritice și martensitice oțeluri inoxidabile sunt magnetice din cauza lor, fier de compoziția și de structura moleculară.,oțelurile austenitice, pe de altă parte, nu prezintă proprietăți feromagnetice datorită unei structuri moleculare diferite. Acest lucru face adecvat pentru utilizarea în mașini RMN.diferența structurală derivă din cantitatea de nichel. Întărește stratul de oxid pentru o mai bună protecție împotriva coroziunii, dar modifică și structura oțelului inoxidabil.împreună cu metalele menționate mai sus, compușii unor elemente de pământuri rare au, de asemenea, proprietăți feromagnetice excelente., Gadoliniu, samariu, neodim sunt toate exemple de metale magnetice de pământuri rare.diferiți magneți cu proprietăți diferite pot fi fabricați folosind metalele de mai sus în combinație cu fier, nichel și cobalt. Acești magneți vin cu proprietăți specifice necesare pentru anumite aplicații.de exemplu, magneții de samariu-cobalt sunt prezenți în turbomachinery, motoare electrice de înaltă calitate etc.
ce metale nu sunt magnetice?doar câteva metale din tabelul periodic sunt magnetice. Cele mai multe alte metale comune sunt metale nemagnetice. Să aruncăm o privire la unele dintre ele.,
lista metalelor nemagnetice
aluminiu
structura cristalină a aluminiului, similar cu litiu și magneziu, o face nemagnetică. Toate cele trei materiale sunt exemple populare de metale paramagnetice.deși se pot produce mai multe tipuri de coroziune a aluminiului, este cunoscut pentru rezistența sa la medii corozive. Acest lucru, împreună cu greutatea sa ușoară, îl face un metal util în multe industrii.
aur
aurul este un metal diamagnetic ca cele mai multe alte metale., În forma sa pură, aurul este nemagnetic și prezintă doar o repulsie slabă față de magneți ca toate metalele diamagnetice.
argint
argintul este un alt metal nemagnetic. Această proprietate face posibilă identificarea argintului fals. Dacă monedele sau bijuteriile” de argint ” atrag magneții, este altceva.
Cupru
Este de Cupru Magnetic?
cuprul în sine nu este magnetic, ci interacționează cu magneții într-o oarecare măsură. Această proprietate ajută la generarea de energie electrică în centralele electrice.,cu un câmp magnetic suficient de mare, toate tipurile de metale vor interacționa cu un magnet. Acest lucru se datorează faptului că curenții turbionari sunt configurați în metale atunci când sunt supuși unui câmp magnetic în mișcare.folosind acest principiu, detectoarele de metale sunt capabile să detecteze metale nemagnetice precum aurul, argintul. Dar, pentru cele mai practice scopuri, această interacțiune nu este suficientă și limitează posibilele cazuri de utilizare.