Алнико
Alnico - это семейство железных сплавов , которые, помимо железа, составлены в основном из алюминия (Al), никеля (Ni) и кобальта (Co), отсюда и аббревиатуры [ 1 ] Аль-Ни-Ко . Они также включают медь , а иногда и титан . Алнико сплавы являются ферромагнитными и используются для изготовления постоянных магнитов . До разработки редкоземельных магнитов в 1970-х годах они были самым сильным постоянным типом магнитов. Другие торговые названия для сплавов в этом семействе: Alni, Alcomax, Hycomax, Columax и Ticonal . [ 2 ]
Состав сплавов альнико, как правило, составляет 8–12% Al, 15–26% Ni, 5–24% Co, до 6% Cu, до 1% Ti, а остальное - Fe. Развитие Alnico началось в 1931 году, когда Т. Мишима в Японии обнаружил, что сплав железа, никеля и алюминия коэрцитивностью обладает 400 oersteds (32 кА/м), вдвое больше, чем у лучших магнитных сталей того времени. [ 3 ]
Характеристики
[ редактировать ]Сплавы Alnico могут быть намагниченными для производства сильных магнитных полей и имеют высокую коэрцитивность (сопротивление размагничиванию), что делает сильные постоянные магниты. Из более часто доступных магнитов только редкоземельные магниты , такие как неодим и самарий-кобальт, сильнее. Алнико магниты производят силу магнитного поля на их полюсах до 1500 гаусса (0,15 тесла ) или примерно в 3000 раз превышают прочность магнитного поля Земли . Некоторые бренды Alnico являются изотропными и могут быть эффективно намагничены в любом направлении. Другие типы, такие как Alnico 5 и Alnico 8, являются анизотропными , каждый из которых имеет предпочтительное направление намагниченности или ориентацию. Анизотропные сплавы обычно имеют большую магнитную способность в предпочтительной ориентации, чем изотропные типы. Alnico Остановка ( B R ) может превышать 12 000 г (1,2 т ), его коэрцитивность ( H C ) может составлять до 1000 Oersteds (80 Ka/M), максимальный энергетический продукт (( BH ) может составлять до 5,5 мг. · OE (44 T · A/M). Следовательно, Alnico может создавать сильный магнитный поток в закрытых магнитных цепях, но имеет относительно небольшое сопротивление против размагничивания. Сила поля на полюсах любого постоянного магнита во многом зависит от формы и обычно находится намного ниже прочности остаточного материала.
Сплавы Alnico имеют одни из самых высоких температур Curie любого магнитного материала, около 800 ° C (1 470 ° F), хотя максимальная рабочая температура обычно ограничена около 538 ° C (1000 ° F). [ 4 ] Они являются единственными магнитами, которые имеют полезный магнетизм, даже при нагревании красного цвета . [ 5 ] Это свойство, а также его хрупкость и высокая температура плавления, возникают в результате сильной тенденции к порядку из -за интерметаллической связи между алюминиевым и другими компонентами. Они также являются одним из самых стабильных магнитов, если они обрабатываются должным образом. Алнико -магниты электрически проводящие, в отличие от керамических магнитов. [ Цитация необходима ] Alnico 3 имеет температуру плавления 1200 - 1450 ° C. [ 6 ]
| МПАМ сорт |
МЭК код рефери |
Композиция по весу (FE содержит остаток) |
Магнитные свойства | Физические свойства | Тепловые свойства | |||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Максимум энергия продукт, (Б) Макс |
Остаточный Индукция, б р |
Принудительный Сила, ч с |
Внутренний принудительный Сила, H ci |
Плотность | Растяжение сила |
Поперечный модуль разрыв |
HRC | Тепло расширение коэффициент (10 −6 для ° C) |
Электрический удельное сопротивление и 20 ° С (мкм · см) |
Обратимая температура. коэффициент, (% для ° C) |
Кюри температура |
Максимум услуга температура | ||||||||||||||||||
| Ал | В | Сопутствующий | С | Из | (Mgoe) | (KJ / M. 3 ) | (Гаусс) | (МТ) | (Ты) | (их) | (Ты) | (их) | (фунт/дюйм 3 ) | (G/см 3 ) | (PSI) | (MPA) | (PSI) | (MPA) | Около Б. |
Около максимум энергия продлевать |
Около H C. |
(° C) | (° F) | (° C) | (° F) | |||||
| Изотропный лист альнико | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 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 | |||||||
| Анизотропный лист альнико | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 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 |
| Изотропный спеченный альнико | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 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 | |||||||
| Анизотропный спеченный альнико | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 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 | |||||||||
По состоянию на 2018 год магниты Alnico стоят около 44 долларов США /кг (20 долларов США за фунт) или 4,30 долл. США/ мг . [ 7 ]
Классификация
[ редактировать ]Магниты Alnico традиционно классифицируются с использованием чисел, назначенных Ассоциацией производителей магнитных материалов (MMPA), например, Alnico 3 или Alnico 5. Эти классификации указывают на химический состав и магнитные свойства. (Сами классификационные числа напрямую не относятся к свойствам магнита; например, более высокое число не обязательно указывает на более сильный магнит.) [ 8 ]
Эти классификационные номера, хотя и все еще используются, были устарели в пользу новой системы MMPA, которая обозначает магниты альнико на основе максимального энергетического продукта в Megagauss-oersts и внутренней принудительной силе, а также в системе классификации IEC, а также в системе классификации IEC и в системе классификации IEC и внутренней принудительной силе , а также в системе классификации IEC и внутренней принудительной силе принуждения к Полем [ 8 ]
Процесс производства
[ редактировать ]
Алнико магниты производятся путем литья или спекания . [ 9 ] Cast Alnico производится обычными методами с использованием песчаных форм с смолой , которые могут быть сложными и детализированными, что позволяет производить сложные формы. [ 10 ] Полученный магнит Alnico обычно имеет шероховатую поверхность. [ 11 ] Этот процесс имеет более высокие начальные затраты на инструмент для создания плесени. [ 12 ] Спеченные магниты альнико образуются с использованием методов изготовления порошкообразных металлов. В то время как спекание также может производить ряд форм, он может не столь же подходит для чрезвычайно сложных или детальных конструкций по сравнению с литьем. [ 10 ] [ 13 ]
Большинство полученных альнико является анизотропным, что означает, что магнитное направление зерен случайно ориентировано при первоначальном изготовлении. Анизотропные магниты альнико ориентированы путем нагрева выше критической температуры и охлаждения в присутствии магнитного поля. Как изотропный, так и анизотропный Alnico требуют надлежащей термообработки для развития оптимальных магнитных свойств. Без этого коэрцитивность Alnico составляет около 10 OE, сравнимо с техническим железом, мягким магнитным материалом. После термообработки Alnico становится композитным материалом, названным « материал осадков »- он состоит из железо и кобальта [ 14 ] осаждается в богатой Майлской матрице.
Анизотропия Alnico ориентирована вдоль желаемой магнитной оси путем применения на него внешнее магнитное поле во время зарождения частиц осаждающихся частиц, которое происходит при охлаждении от 900 ° C (1650 ° F) до 800 ° C (1470 ° F), вблизи точки Кюри. Полем Существуют локальные анизотропии различных ориентаций без внешнего поля из -за спонтанной намагниченности. Структура осадков - это «барьер» против изменений намагниченности, поскольку она предпочитает мало состояний намагниченности, требующих много энергии, чтобы довести материал в любое промежуточное состояние. Кроме того, слабое магнитное поле сдвигает только намагниченность матричной фазы и является обратимым.
Использование
[ редактировать ]
Магниты Alnico широко используются в промышленных и потребительских приложениях, где необходимы сильные постоянные магниты. Примерами являются электродвигатели , пикапы электрогитары , микрофоны , датчики , громкоговорители , магнетронные трубки и коровьи магниты . Во многих приложениях они заменяются редкозвездочными магнитами , чьи более сильные поля (B R ) и более крупные энергетические продукты (B · H Max ) позволяют использовать магниты меньшего размера для данного применения.
Высокотемпературное сопротивление магнитов Alnico приводит ко многим применениям, которые не могут быть заполнены менее устойчивыми магнитами, например, в горячих пластинах магнитного перемешивания .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Hellweg, Paul (1986). Словарь бессонницы . Факты на файловых публикациях. п. 115. ISBN 978-0-8160-1364-7 .
- ^ Брэди, Джордж Стюарт; Клаузер, Генри Р.; Vaccari, John A. (2002). Справочник по материалам: энциклопедия для менеджеров . McGraw-Hill Professional. п. 577. ISBN 978-0-07-136076-0 .
- ^ Cullity, BD; Грэм, CD (2008). Введение в магнитные материалы . Wiley-Ieee. п. 485. ISBN 978-0-471-47741-9 .
- ^ «Алнико магниты и пользовательские сборы» . Арнольд магнитные технологии . Архивировано из оригинала 13 сентября 2024 года . Получено 13 сентября 2024 года .
- ^ Хьюберт, Алекс; Рудольф Шефер (1998). Магнитные домены: анализ магнитных микроструктур . Спрингер. п. 557. ISBN 978-3-540-64108-7 .
- ^ "Alnico 3 Лист данных безопасности (PDF) . 13 PDF с сентября ,
- ^ «Часто задаваемые вопросы» . Общие магнитные решения . Magnet Sales & Manufacturing Company, Inc. Архивирована из оригинала 12 марта 2019 года . Получено 12 марта 2019 года . [ мертвая ссылка ]
- ^ Jump up to: а беременный «Стандартные спецификации для постоянных магнитных материалов (стандарт MMPA № 0100-00)» (PDF) . Ассоциация производителей магнитных материалов . Получено 9 сентября 2015 года .
- ^ Кэмпбелл, Питер (1996). Постоянные магнитные материалы и их применение . Великобритания: издательство Кембриджского университета. С. 35–38. Bibcode : 1996pmma.book ..... c . ISBN 978-0-521-56688-9 .
- ^ Jump up to: а беременный Cui, Jun; Ормерод, Джон (2022). «Производственные процессы для постоянных магнитов: часть I - разжигание и литья» . Jom . 74 (4): 1279–1295. Bibcode : 2022jom .... 74.1279c . doi : 10.1007/s11837-022-05156-9 .
- ^ «Алнико магниты» . Стэнфордские магниты . Получено 13 сентября 2024 года .
{{cite web}}: Cs1 maint: url-status ( ссылка ) - ^ Роттманн, PF; Полонский, в (2021). «Томография племени и эволюция микроструктуры в аддитивно изготовленных магнитах альнико». Матер 49 : 23–34. doi : 10.1016/j.mattod.2021.05.003 .
- ^ ДУССА, Сайкумар; Джоши, СС (2024). «Аддитивно изготовленные материалы для постоянных магнитов Alnico - обзор» . Магнетизм . 4 (2): 125–156. doi : 10.3390/magnetism4020010 .
- ^ Чу, WG; Fei, WD; Li, xh; Ян, Д. Wang, JL (2000). «Эволюция богатых Fe-Co частиц в сплавах Alnico 8 термомагнитно обработанных при 800 ° C». Материаловая и технология . 16 (9): 1023–1028. Bibcode : 2000matst..16.1023c . doi : 10.1179/026708300101508810 . S2CID 137015369 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- MMPA 0100-00 , Стандартные спецификации для постоянных магнитных материалов