چرا فقط چند فلز مغناطیسی هستند؟ درک خصوصیات مغناطیسی در فلزات

فلزات رفتار مغناطیسی خود را از پیکربندی الکترون و ساختار اتمی اتم های تشکیل دهنده آنها استخراج می کنند. در اینجا یک شکست مختصر از اینکه چرا فلزات مغناطیسی نادر هستند و نحوه عملکرد آنها وجود دارد:

1. منشأ مغناطیس

خواص مغناطیسی از چرخش و حرکت مداری الکترون ها ناشی می شود. هر الکترونی مانند یک آهنربای ریز عمل می کند و یک لحظه دو قطبی مغناطیسی ایجاد می کند. در بیشتر فلزات:

جهت گیری های چرخش الکترونی تصادفی لغو می شوند و در نتیجه هیچ مغناطیس خالص (به عنوان مثال ، آلومینیوم ، مس) وجود ندارد.

فلزات فرومغناطیسی (آهن ، کبالت ، نیکل) حتی بدون میدان های خارجی چرخش های الکترون را تراز کرده و دامنه های مغناطیسی قوی ایجاد می کنند.

2. انواع رفتار مغناطیسی

فلزات بر اساس پاسخ مغناطیسی در سه دسته قرار می گیرند:

3بشر چرا فلزات مغناطیسی نادر هستند؟

فقط آهن (آهن) ، کبالت (CO) ، نیکل (NI) و گادولینیوم (GD) فرومغناطیس قوی دارند. این نادر از:

تعامل تبادل: برای تراز چرخش به ترتیبات خاص اتمی نیاز دارد.

ساختار کریستال: شبکه های BCC (مکعب محور) یا FCC (مکعب صورت محور) در Fe ، CO ، NI تشکیل دامنه را تسهیل می کند.

دمای کوری: بالاتر از این نقطه ، تحریک حرارتی باعث ایجاد تراز چرخش می شود و مواد را تغییر می دهد.

4بشر چگونه فلزات خواص مغناطیسی خود را "به دست می آورند"؟

مرحله 1: تشکیل دامنه

در فلزات فرومغناطیسی ، اتم ها به دامنه های مغناطیسی (مناطق میکروسکوپی که در آن می چرخد) گروه می شوند.

- حالت غیرمستقیم: دامنه ها به طور تصادفی نقطه را لغو می کنند و مغناطیس خالص را لغو می کنند.

- حالت مغناطیس: زمینه های خارجی دامنه ها را تراز می کنند و یک میدان مغناطیسی خالص ایجاد می کنند.

مرحله 2: تأثیرات خارجی

- دما: گرمایش بالاتر از دمای کوری (به عنوان مثال ، 770 درجه برای آهن) تراز دامنه را مختل می کند و مغناطیس را پاک می کند.

- استرس مکانیکی: تغییر شکل ساختار کریستال می تواند حوزه های ضعف یا مجدداً را تضعیف کند.

5بشر برنامه های فلزات مغناطیسی

الکترومغناطیسی: مواد اصلی در موتورها ، ژنراتورها و ترانسفورماتورها.

ذخیره داده ها: درایوهای سخت و نوارهای مغناطیسی.

سنسورها: سنسورهای اثر هال و سوئیچ های مغناطیسی.

6بشر چرا آهن خالص در کاربردهای مغناطیسی برتری دارد

- ناخالصی های فوق العاده کم: کمتر از یا مساوی با 50 ppm کربن/گوگرد تراز دامنه یکنواخت را تضمین می کند.

- ساختار دانه کنترل شده: ذوب القایی خلاء (VIM) نقص را به حداقل می رساند.

- مغناطش سفارشی: فرآیندهای بازپرداخت مناسب ، نفوذپذیری را بهینه می کنند (μ بیشتر از یا مساوی با 150 ، {2}}} μH/m).

مغناطیس در فلزات یک خاصیت نادر و در عین حال مهم است که توسط ساختار اتمی و رفتار الکترون اداره می شود. فلزات فرومغناطیسی مانند آهن به دلیل توانایی منحصر به فرد در تشکیل دامنه های مغناطیسی تراز شده ، بر کاربردهای صنعتی حاکم هستند.