Alnico - Alnico

Podkovový magnet “ vyrobený z Alnico 5, vysoký asi 1 palec . Kovová tyč (dole) je držák , který je umístěn přes póly, když se magnet nepoužívá. To pomáhá zachovat magnetizaci.

Alnico je skupina slitin železa, které se kromě železa skládají převážně z hliníku (Al), niklu (Ni) a kobaltu (Co), proto zkratka al-ni-co . Zahrnují také měď a někdy titan . Slitiny Alnico jsou feromagnetické a používají se k výrobě permanentních magnetů . Před vývojem magnetů vzácných zemin v 70. letech 20. století byly nejsilnějším typem permanentního magnetu. Další obchodní názvy slitin v této skupině jsou: Alni, Alcomax, Hycomax , Columax a Ticonal .

Složení slitin alnico je typicky 8–12% Al, 15–26% Ni, 5–24% Co, až 6% Cu, až 1% Ti a zbytek je Fe. Vývoj alnica začal v roce 1931, kdy T. Mishima v Japonsku zjistil, že slitina železa, niklu a hliníku má koercitivitu 400 oerstedů (32 kA/m), což je dvojnásobek té nejlepší magnetické oceli té doby.

Vlastnosti

Slitiny Alnico mohou být magnetizovány za vzniku silných magnetických polí a mají vysokou koercitivitu (odolnost vůči demagnetizaci), čímž vytvářejí silné permanentní magnety. Z běžně dostupných magnetů jsou silnější pouze magnety vzácných zemin, jako je neodym a samarium-kobalt . Magnety Alnico vytvářejí na svých pólech sílu magnetického pole až 1 500  gaussů (0,15  tesla ), což je asi 3 000násobek síly magnetického pole Země . Některé značky alnico jsou izotropní a lze je účinně magnetizovat v libovolném směru. Jiné typy, jako je alnico 5 a alnico 8, jsou anizotropní , přičemž každý má preferovaný směr magnetizace nebo orientace. Anizotropní slitiny mají obecně větší magnetickou kapacitu ve výhodné orientaci než izotropní typy. AlNiCo je remanence ( B r ) může být vyšší než 12.000  G (1,2  T ), jeho koercitivitu ( H c ), může být až 1000 oerstedů (80 kA / m), jeho maximální energetický produkt (( BH ) max ) může být až 5,5 mg · Oe (44 T · A/m). To znamená, že alnico může produkovat silný magnetický tok v uzavřených magnetických obvodech, ale má relativně malý odpor proti demagnetizaci. Síla pole na pólech jakéhokoli permanentního magnetu velmi závisí na tvaru a je obvykle hluboko pod pevností remanence materiálu.

Slitiny Alnico mají jedny z nejvyšších teplot Curie ze všech magnetických materiálů, kolem 800 ° C (1470 ° F), ačkoli maximální pracovní teplota je obvykle omezena na přibližně 538 ° C (1 000 ° F). Jsou to jediné magnety, které mají užitečný magnetismus, i když jsou žhavé . Tato vlastnost, stejně jako její křehkost a vysoká teplota tání, je výsledkem silné tendence k pořádku v důsledku intermetalické vazby mezi hliníkem a jinými složkami. Jsou -li s nimi správně zacházeno, jsou také jedním z nejstabilnějších magnetů. Alnico magnety jsou na rozdíl od keramických magnetů elektricky vodivé.

MMPA

Třída

IEC

Kód

Ref.

Chemikálie

Složení

(Vyvažte železo

pro všechny slitiny)

Magnetické vlastnosti Fyzikální vlastnosti Tepelné vlastnosti
Max.

Energie

Produkt

(BH) max

Reziduální

Indukce

B r

Donucovací

Platnost

H c

Vnitřní

Donucovací

Platnost

H ci

Hustota Pevný

Síla

Příčný

Modul

Prasknutí

HRC Součinitel

společnosti Thermal

Rozšíření

10 −6 na ° C

Elektrický

Odpor

„Ohm-cm

x 10-6 "

(při 20 ° C)

Reverzibilní

Teplota

Součinitel

% Změna na ° C

Curie

Teplota

Max

Servis

Teplota

Al Ni Co Cu Ti MGOe kJ/m 3 gauss mT oersteds kA/m oersteads kA/m lbs/in 3 g / cm 3 psi Pa x 10 6 psi Pa x 10 6 U

B r

U

Max.

Energie

Prod.

Slyšet

H c

° C ° F ° C ° F
ISOTROPICKÝ LITINOVÝ ALNICO
Alnico 1 R1-0-1 12 21 5 3 - 1.4 11.1 7200 720 470 37 480 38 0,249 6.9 4000 28 14 000 97 45 12.6 75
Alnico 2 R1-0-4 10 19 13 3 - 1.7 13.5 7500 750 560 45 580 46 0,256 7.1 3000 21 7 000 48 45 12.4 65 -0,03 -0,02 -0,02 810 1490 450 840
Alnico 3 R1-0-2 12 25 - 3 - 1,35 10.7 7 000 700 480 38 500 40 0,249 6.9 12 000 83 23 000 158 45 13.0 60
ANISOTROPICKÝ LITINOVÝ ALNICO
Alnico 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
Alnico 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
Alnico 5-7 R1-1-3 8 14 24 3 - 7.5 59,7 13500 1350 740 59 740 59 0,264 7.3 5 000 34 8000 55 50 11.4 47
Alnico 6 R1-1-4 8 16 24 3 1 3.9 31.0 10500 1050 780 62 800 64 0,265 7.3 23 000 158 45 000 310 50 11.4 50 -0,02 -0,015 +0,03 860 1580 525 975
Alnico 8 R1-1-5 7 15 35 4 5 5.3 42.2 8200 820 1650 131 1860 148 0,262 7.3 10 000 59 30 000 207 55 11.0 53 -0,025 -0,01 +0,01 860 1580 550 1020
Alnico 8HC R1-1-7 8 14 38 3 8 5,0 39,8 7200 720 1900 151 2170 173 0,262 7.3 10 000 59 30 000 207 55 11.0 54 -0,025 -0,01 +0,01 860 1580 550 1020
Alnico 9 R1-1-6 7 15 35 4 5 9.0 71,6 10600 1060 1500 119 1500 119 0,262 7.3 7 000 48 8000 55 55 110. 53 -0,025 -0,01 +0,01 860 1580 550 1020
ISOTROPICKÝ SINTEROVANÝ ALNICO
Alnico 2 R1-0-4 10 19 13 3 - 1.5 11.9 7100 710 550 44 570 45 0,246 6.8 65 000 448 70 000 483 45 123,4 68
ANISOTROPICKÝ SINTEROVANÝ ALNICO
Alnico 5 R1-1-10 8 14 24 3 - 3.9 31.0 10900 1090 620 49 630 50 0,250 6.9 50 000 345 55 000 379 45 11.3 50
Alnico 6 R1-1-11 8 15 24 3 1 2.9 23.1 9400 940 790 63 820 65 0,250 6.9 55 000 379 100 000 689 45 11.4 54
Alnico 8 R1-1-12 7 15 35 4 5 4,0 31.8 7400 740 1500 119 1690 134 0,252 7.0 50 000 345 55 000 379 45 11.0 54
Alnico 8HC R1-1-13 7 14 38 3 8 4.5 35,8 6700 670 1800 143 2020 161 0,252 7.0 55 000 379 45 11.0 54

Jak 2018, Alnico magnety stojí asi 44  USD /kg (20 USD/lb) nebo 4,30 USD/BH max .

Magnet Alnico 5 používaný v magnetronové trubici v rané mikrovlnné troubě. Asi 8 palců dlouhý.

Klasifikace

Alnico magnety jsou tradičně klasifikovány pomocí čísel přidělených asociací výrobců magnetických materiálů (MMPA), například alnico 3 nebo alnico 5. Tyto klasifikace označují chemické složení a magnetické vlastnosti. (Samotná klasifikační čísla nemají přímý vztah k vlastnostem magnetu; vyšší číslo například nemusí nutně znamenat silnější magnet.)

Tato klasifikační čísla, zatímco jsou stále používána, byla zastarána ve prospěch nového systému MMPA, která označuje magnety Alnico na základě maximálního energetického produktu v megagaussových oerstedech a vnitřní donucovací síle jako kilooerstedy, stejně jako klasifikační systém IEC.

Výrobní proces

Reklama společnosti Jensen Radio Manufacturing Co. na reproduktory Alnico 5 v roce 1945. Jak je znázorněno, Alnico 5 umožnilo dramatické snížení velikosti a hmotnosti magnetu potřebného k výrobě daného toku z 90 oz v roce 1930 na 4,6 oz.

Alnico magnety se vyrábějí odléváním nebo slinováním . Litý alnico se vyrábí konvenčními metodami za použití pryskyřicí pojených pískových forem. Slinuté alnico magnety se vytvářejí metodami výroby práškového kovu. Slinování alnico je vhodné pro složité geometrie.

Většina produkovaných alnico je anizotropní, což znamená, že magnetický směr zrn je orientován v jednom směru. Anizotropní alnico magnety jsou orientovány zahříváním nad kritickou teplotu a ochlazováním v přítomnosti magnetického pole. Izotropní i anizotropní alnico vyžadují správné tepelné zpracování, aby se dosáhlo optimálních magnetických vlastností - bez toho je alnico koercitivita asi 10 Oe, srovnatelná s technickým železem, což je měkký magnetický materiál. Po tepelném zpracování se z alnico stává kompozitní materiál, pojmenovaný „ srážecí materiál“-sestává ze sraženin bohatých na železo a kobalt v bohaté NiAl matrici.

Sortiment magnetů Alnico v roce 1956. Alnico 5, vyvinutý během 2. světové války, vedl k nové generaci kompaktních motorů a reproduktorů s permanentními magnety.

Alnicova anizotropie je orientována podél požadované magnetické osy aplikací vnějšího magnetického pole na ni během nukleace částic sraženiny, ke které dochází při ochlazení z 900 ° C (1650 ° F) na 800 ° C (1470 ° F), poblíž bodu Curie . Bez vnějšího pole existují lokální anizotropie různých orientací v důsledku spontánní magnetizace. Struktura sraženiny je „bariérou“ proti změnám magnetizace, protože upřednostňuje několik magnetizačních stavů, které vyžadují hodně energie, aby se materiál dostal do jakéhokoli přechodného stavu. Slabé magnetické pole také posouvá magnetizaci pouze maticové fáze a je reverzibilní.

Využití

Alnico kravský magnet , který se používá k vázání ostrých železných drátů a jiných železných předmětů, které může zvíře spolknout a jinak způsobit poškození trávicího traktu

Alnico magnety jsou široce používány v průmyslových a spotřebitelských aplikacích, kde jsou potřeba silné permanentní magnety; příklady jsou elektrické motory , snímače elektrické kytary , mikrofony , senzory , reproduktory , magnetronové trubice a kravské magnety . V mnoha aplikacích jsou nahrazeny magnety vzácných zemin , jejichž silnější pole (B r ) a větší energetické produkty (B · H max ) umožňují použít pro danou aplikaci magnety menší velikosti.

Reference

Další čtení