Alnico - Alnico
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 .
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
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.
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 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.