Alnico - Alnico
Alnico je rodina žehlička slitiny které se kromě železa skládají převážně z hliník (Al), nikl (Ni) a kobalt (Co), proto zkratka[1] al-ni-co. Zahrnují také měď, a někdy titan. Slitiny Alnico jsou feromagnetický, a jsou zvyklí dělat permanentní magnety. Před vývojem magnety vzácných zemin v sedmdesátých letech to byl nejsilnější typ permanentního magnetu. Další obchodní názvy slitin v této rodině jsou: Alni, Alcomax, Hycomax, Columax, a Ticonal.[2]
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 koercitivita 400 oersteds (32 kA / m), což je dvojnásobek nejlepších ocelí magnetů té doby.[3]
Vlastnosti
Slitiny Alnico lze magnetizovat tak, aby vytvářely silné magnetické pole a má vysokou koercivitu (odolnost vůči demagnetizaci), čímž vytváří silné permanentní magnety. Z běžně dostupných magnetů pouze magnety vzácných zemin jako neodym a samarium-kobalt jsou silnější. Alnico magnety produkují na svých pólech sílu magnetického pole až 1500gauss (0.15 tesla ), nebo asi 3000krát větší síla Zemské magnetické pole. Některé značky alnico jsou izotropní a lze je efektivně magnetizovat v libovolném směru. Jiné typy, například 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 remanence (Br) může přesáhnout 12 000G (1.2 T ), jeho donucování (HC) může být až 1000 dalších (80 kA / m), jeho 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. Intenzita pole na pólech jakéhokoli permanentního magnetu velmi závisí na tvaru a je obvykle hluboko pod remanenční pevností materiálu.
Slitiny Alnico mají jedny z nejvyšších Curieovy teploty jakéhokoli magnetického materiálu, kolem 800 ° C (1470 ° F), i když je maximální pracovní teplota obvykle omezena na přibližně 538 ° C (1 000 ° F).[4] Jsou to jediné magnety, které mají užitečný magnetismus i při zahřátí rozžhavený.[5] Tato vlastnost, stejně jako její křehkost a vysoká teplota tání, je výsledkem silné tendence k řádu kvůli intermetalické lepení mezi hliníkem a jinými složkami. Jsou také jedním z nejstabilnějších magnetů, pokud se s nimi zachází správně. Alnico magnety jsou elektricky vodivé, na rozdíl od keramických magnetů.
| MMPA Třída | IEC Kód Čj. | Chemikálie Složení (Balance Iron pro všechny slitiny) | Magnetické vlastnosti | Fyzikální vlastnosti | Tepelné vlastnosti | |||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Max. Energie Produkt (BH) max | Reziduální Indukce Br | Donucovací Platnost HC | Vnitřní Donucovací Platnost Hci | Hustota | Tahové Síla | Příčný Modul Prasknutí | HRC | Součinitel termální Expanze 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 | Spol | Cu | Ti | MGOe | kJ / m3 | gauss | mT | další | kA / m | oersteads | kA / m | lbs / in3 | g / cm3 | psi | Pa x 106 | psi | Pa x 106 | U Br | U Max. Energie Prod. | Slyšet HC | ° C | ° F | ° C | ° F | |||||
| ISOTROPIC CAST 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 | 14000 | 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 | 7000 | 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 | 7000 | 700 | 480 | 38 | 500 | 40 | 0.249 | 6.9 | 12000 | 83 | 23000 | 158 | 45 | 13.0 | 60 | |||||||
| ANISOTROPIC CAST 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 | 5000 | 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 | 23000 | 158 | 45000 | 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 | 10000 | 59 | 30000 | 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 | 10000 | 59 | 30000 | 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 | 7000 | 48 | 8000 | 55 | 55 | 110. | 53 | -0.025 | -0.01 | +0.01 | 860 | 1580 | 550 | 1020 |
| ISOTROPIC SINTERED ALNICO | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Alnico 2 | R1-0-4 | 10 | 19 | 13 | 3 | - | 1.5 | 11.9 | 7100 | 710 | 550 | 44 | 570 | 45 | 0.246 | 6.8 | 65000 | 448 | 70000 | 483 | 45 | 123.4 | 68 | |||||||
| ANISOTROPICKÉ SINTEROVANÉ ALNICO | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Alnico 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 | |||||||
| Alnico 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 | |||||||
| Alnico 8 | R1-1-12 | 7 | 15 | 35 | 4 | 5 | 4.0 | 31.8 | 7400 | 740 | 1500 | 119 | 1690 | 134 | 0.252 | 7.0 | 50000 | 345 | 55000 | 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 | 55000 | 379 | 45 | 11.0 | 54 | |||||||||
Jak 2018, Alnico magnety stojí asi 44americký dolar / kg (20 USD / lb) nebo 4,30 USD / BHmax.[6]
Klasifikace
Alnico magnety se tradičně klasifikují pomocí čísel přidělených Asociací výrobců magnetických materiálů (MMPA), například alnico 3 nebo alnico 5. Tyto klasifikace označují chemické složení a magnetické vlastnosti. (Klasifikační čísla sama o sobě nemají přímý vztah k vlastnostem magnetu; například vyšší číslo nemusí nutně znamenat silnější magnet.)[7]
Tato klasifikační čísla, i když se stále používají, byla zastarána ve prospěch nového systému MMPA, která označuje magnety Alnico založené na maximální energetický produkt v megagauss-oersteds a vnitřní donucovací síla jako kilooersteds, stejně jako klasifikační systém IEC.[7]
Výrobní proces
Alnico magnety vyrábí společnost odlévání nebo slinování procesy.[8] Litý alnico se vyrábí běžnými metodami za použití forem na písek pojených pryskyřicí. Slinuté magnety alnico jsou vyráběny pomocí metod výroby práškového kovu. Slinovací alnico je vhodné pro složité geometrie.[9]
Většina vyráběného alnico je anizotropní, což znamená, že magnetický směr zrn je orientován v jednom směru. Anisotropní alnico magnety jsou orientovány zahříváním nad kritickou teplotu a chlazením v přítomnosti magnetického pole. Jak izotropní, tak anizotropní alnico vyžaduje pro dosažení optimálních magnetických vlastností správné tepelné zpracování - bez něj je alnikova koercivita přibližně 10 Oe, srovnatelná s technickým železem, což je měkký magnetický materiál. Po tepelném zpracování se alnico stává kompozitním materiálem s názvem „srážky materiál “- skládá se z železa a kobaltu[10] sráží v matrici bohatého NiAl.
Alnicova anizotropie je orientována podél požadované magnetické osy působením vnějšího magnetického pole na ni během nukleace částic sraženiny, ke které dochází při ochlazení z 900 ° C (1 650 ° F) na 800 ° C (1470 ° F), v blízkosti Curie bod. Bez vnějšího pole existují lokální anizotropie různé orientace v důsledku spontánní magnetizace. Struktura sraženiny je „bariérou“ proti změnám magnetizace, protože upřednostňuje několik magnetizačních stavů vyžadujících mnoho energie, aby se materiál dostal do jakéhokoli přechodného stavu. Slabé magnetické pole také posune pouze magnetizaci maticové fáze a je reverzibilní.
Použití
Alnico magnety jsou široce používány v průmyslových a spotřebitelských aplikacích, kde jsou potřeba silné permanentní magnety; příklady jsou elektromotory, elektrický kytarové snímače, mikrofony, senzory, reproduktory, magnetron trubky a kravské magnety. V mnoha aplikacích jsou nahrazovány magnety vzácných zemin, jehož silnější pole (Br) a větší energetické produkty (B · Hmax) umožňují použít pro danou aplikaci magnety menší velikosti.
Reference
- ^ Hellweg, Paule. Insomniac's Dictionary. Fakta o publikacích spisů. str. 115. ISBN 978-0-8160-1364-7.
- ^ Brady, George Stuart; Clauser, Henry R .; Vaccari, John A. (2002). Příručka materiálů: Encyklopedie pro manažery. McGraw-Hill Professional. str. 577. ISBN 978-0-07-136076-0.
- ^ Cullity, B. D .; C. D. Graham (2008). Úvod do magnetických materiálů. Wiley-IEEE. str. 485. ISBN 978-0-471-47741-9.
- ^ Arnold-Alnico Magnety. Arnoldmagnetics.com. Citováno 2011-07-30.
- ^ Hubert, Alex; Rudolf Schäfer (1998). Magnetické domény: analýza magnetických mikrostruktur. Springer. str. 557. ISBN 978-3-540-64108-7.
- ^ Často kladené otázky Archivováno 12.03.2019 na Wayback Machine. Magnetsales.com. Citováno 2011-07-30.
- ^ A b „Standardní specifikace pro materiály s permanentními magnety (MMPA Standard č. 0100-00)“ (PDF). Sdružení výrobců magnetických materiálů. Citováno 9. září 2015.
- ^ Campbell, Peter (1996). Materiály s permanentními magnety a jejich aplikace. UK: Cambridge University Press. str. 35–38. Bibcode:1996pmma.book ..... C. ISBN 978-0-521-56688-9.
- ^ [1]. thomas-skinner.com. Thomas & Skinner, Inc. Vysoce výkonné magnetické materiály. Extrahováno z webu 1. srpna 2019
- ^ Chu, W.G; Fei, W.D; Li, X.H; Yang, D.Z; Wang, J. L. (2000). „Vývoj částic bohatých na Fe-Co ve slitině Alnico 8 termomagneticky zpracované při 800 ° C“. Věda a technologie materiálů. 16 (9): 1023–1028. doi:10.1179/026708300101508810.
