Selon les propriétés magnétiques, les substances sont des diamagnétiques, des paramagnétiques et des ferromagnétiques. Et c'est le matériau ferromagnétique qui a des propriétés particulières qui diffèrent des autres.
De quel type de matériau s'agit-il et quelles sont ses propriétés
Un matériau ferromagnétique (ou ferromagnétique) est une substance qui se trouve à l'état solide cristallin ou amorphe, qui n'est magnétisée en l'absence de tout champ magnétique qu'à une température critique basse, c'est-à-dire à une température inférieure au point de Curie. La susceptibilité magnétique de ce matériau est positive et dépasse l'unité. Certains ferromagnétiques peuvent avoir une aimantation spontanée, dont la force dépendra de facteurs externes. Entre autres choses, ces matériaux ont une excellente perméabilité magnétique et sont capables d'amplifier un champ magnétique externe plusieurs centaines de milliers de fois.
Groupes de ferromagnétiques
Il existe deux groupes de matériaux ferromagnétiques au total:
- Groupe magnétiquement doux. Les ferromagnétiques de ce groupe ont de petitesindicateurs de force de champ magnétique, mais ont une excellente perméabilité magnétique (moins de 8,0×10-4 H/m) et de faibles pertes par hystérésis. Les matériaux magnétiques doux comprennent: les permalloys (alliages avec addition de nickel et de fer), les oxydes ferromagnétiques (ferrites), les magnétodiélectriques.
- Magnétiquement dur (ou groupe magnétiquement dur). Les caractéristiques des matériaux ferromagnétiques de ce groupe sont supérieures à celles du précédent. Les solides magnétiques ont à la fois des intensités de champ magnétique élevées et une bonne perméabilité magnétique. Ce sont les principaux matériaux pour la production d'aimants et de dispositifs où la force coercitive est utilisée et une excellente susceptibilité magnétique est requise. Le groupe magnétiquement dur comprend presque tous les aciers au carbone et certains aciers alliés (cob alt, tungstène et chrome).
Matériaux du groupe magnétiquement doux
Comme mentionné précédemment, le groupe magnétique doux comprend:
- Permalloys, constitués uniquement d'alliages de fer et de nickel. Le chrome et le molybdène sont parfois ajoutés aux permalloys pour augmenter la perméabilité. Les permalloys correctement fabriqués ont une perméabilité et une coercivité magnétiques élevées.
- Les ferrites sont un matériau ferromagnétique constitué d'oxydes de fer et de zinc. Souvent, des oxydes de manganèse ou de nickel sont ajoutés au fer et au zinc pour réduire la résistance. Par conséquent, les ferrites sont souvent utilisées comme semi-conducteurs pour les courants à haute fréquence.
- Magnétodiélectriquessont un mélange en poudre de poudre de fer, de magnétite ou de permalloy enveloppé dans un film diélectrique. Tout comme les ferrites, les magnétodiélectriques sont utilisés comme semi-conducteurs dans une grande variété d'appareils: amplificateurs, récepteurs, émetteurs, etc.
Matériaux du groupe magnétique dur
Les matériaux suivants appartiennent au groupe magnétique dur:
- Acier au carbone fabriqué à partir d'un alliage de fer et de carbone. Selon la quantité de carbone, il existe: des aciers à bas carbone (moins de 0,25 % de carbone), à moyen carbone (de 0,25 à 0,6 % de carbone) et à haut carbone (jusqu'à 2 % de carbone). Outre le fer et le carbone, le silicium, le magnésium et le manganèse peuvent également entrer dans la composition de l'alliage. Mais les matériaux ferromagnétiques de la plus haute qualité et les plus appropriés sont les aciers au carbone qui contiennent le moins d'impuretés.
- Alliages à base de terres rares, tels que les alliages samarium-cob alt (composés SmCo5 ou Sm2Co17). Ils ont une perméabilité magnétique élevée avec une induction résiduelle de 0,9 T. Dans le même temps, le champ magnétique des ferromagnétiques de ce type est également de 0,9 T.
- Autres alliages. Il s'agit notamment des alliages de tungstène, de magnésium, de platine et de cob alt.
La différence entre un matériau ferromagnétique et d'autres substances aux propriétés magnétiques
Au début de l'article, il a été dit que les ferromagnétiques ont des propriétés particulières qui diffèrent considérablementà partir d'autres matériaux, et voici quelques preuves:
- Contrairement aux dia-aimants et aux paramagnétiques, qui tirent leurs propriétés d'atomes et de molécules de matière individuels, les propriétés des matériaux ferromagnétiques dépendent de la structure cristalline.
- Les matériaux ferromagnétiques, contrairement, par exemple, aux paramagnétiques, ont des valeurs élevées de perméabilité magnétique.
- En plus de la perméabilité, les ferromagnétiques diffèrent des matériaux paramagnétiques en ce qu'ils ont une relation de dépendance entre l'aimantation et l'intensité du champ magnétisant, qui porte un nom scientifique - l'hystérésis magnétique. De nombreux matériaux ferromagnétiques, tels que le cob alt et le nickel, ainsi que les alliages à base de ceux-ci, sont soumis à un phénomène similaire. Soit dit en passant, c'est l'hystérésis magnétique qui permet aux aimants de maintenir un état de magnétisation pendant une longue période.
- Certains matériaux ferromagnétiques ont également la capacité de changer de forme et de taille lorsqu'ils sont magnétisés. Ce phénomène est appelé magnétostriction et dépend non seulement du type de ferromagnétique, mais aussi d'autres facteurs tout aussi importants, par exemple, de la force des champs et de la position des axes cristallographiques par rapport à eux.
- Une autre caractéristique intéressante d'une substance ferromagnétique est sa capacité à perdre ses propriétés magnétiques ou, pour le dire simplement, à se transformer en paramagnétique. Cet effet peut être obtenu en chauffant le matériau au-dessus du point dit de Curie, tandis que le passage à l'état paramagnétique ne s'accompagne d'aucun effet secondaire et est pratiquement invisible à l'œil nu.œil.
Champ d'application des ferromagnétiques
Comme vous pouvez le voir, le matériau ferromagnétique occupe une place particulièrement importante dans le monde moderne de la technologie. Il est utilisé dans la fabrication de:
- aimants permanents;
- compas magnétiques;
- transformateurs et générateurs;
- moteurs électroniques;
- instruments de mesure électriques;
- récepteurs;
- émetteurs;
- amplificateurs et récepteurs;
- disques durs pour ordinateurs portables et PC;
- haut-parleurs et certains types de téléphones;
- enregistreurs.
Dans le passé, certains matériaux magnétiques doux étaient également utilisés dans l'ingénierie radio pour créer des bandes magnétiques et des films.
