Los materiales ferromagnéticos y no ferromagnéticos son centrales en la ingeniería. El magnetismo es una base para diversos usos pero suele resultar inconveniente en determinadas circunstancias.. Los metales magnéticos más frecuentes incluyen; hierro, níquel, y cobalto, y algunos grados de acero también exhiben propiedades magnéticas.
Comprender los fundamentos de los imanes., sus tipos, y cómo se comportan los metales en campos magnéticos es imperativo. Entonces, entremos en ello.
Entendiendo el magnetismo
El magnetismo podría definirse como la capacidad de tirar o empujar ciertos tipos de materiales.. Esta fuerza está intervenida por campos magnéticos que impregnan diferentes tipos de medios.. Algunos tipos de materiales son magnéticos por naturaleza, mientras que otros pueden volverse magnéticos o no magnéticos según la situación..
¿Qué hace que los metales exhiban magnetismo??
El magnetismo a nivel atómico es causado por los electrones.. Cada electrón tiene un espín y una forma de formar un pequeño dipolo magnético. Si el espín de un electrón se unifica en una dirección particular, entonces no se observa ningún campo magnético neto. Pero como hay muchos de estos electrones desapareados, su pequeño momento magnético se vuelve grande y se crea un gran campo magnético alrededor del metal..
Tipos de imanes
Se pueden agrupar diferentes tipos de imanes según la permanencia del campo magnético de los imanes.. Las clasificaciones primarias incluyen:
Imanes permanentes
Los imanes permanentes generan un campo magnético debido a sus propiedades inherentes.. A diferencia de los imanes temporales, Conservan su magnetismo durante un largo período.. Típicamente, Los imanes permanentes son difíciles de desmagnetizar y crean un campo magnético estable.. Para entender los imanes permanentes, hay que considerar su estructura. Las propiedades magnéticas ocurren cuando las fuerzas ponderomotrices en una región distinta del material prefieren un estado particular.. Estos dominios son pequeños campos magnéticos que se encuentran dentro de la estructura cristalina del material..
Se utilizan varias técnicas para acoplar estos dominios., pero la calefacción es la más eficiente de todas. El grado de alineación difiere entre los materiales, lo que da como resultado un posicionamiento permanente de los dominios..
Imanes temporales
Los imanes temporales tienen la característica de ser magnéticos sólo en determinadas condiciones.. Todos desaparecen una vez que estas condiciones cambian.. Las fuerzas que provocan cambios de tamaño suelen aplicarse a materiales blandos como el hierro y el acero recocidos.. Estos materiales crean campos magnéticos cuando se exponen a un campo magnético fuerte y exhiben una baja coercitividad..
Un buen ejemplo de magnetismo temporal es la estrategia del clip.. Cuando un clip se acaricia sobre un imán permanente, adquiere cierta magnetización.. Sin embargo, una vez que se retira el imán permanente. Los clips vuelven a su estado en el que no son magnéticos..
Electroimanes
Los electroimanes generan un campo magnético cuando la electricidad fluye a través de ellos.. A menudo se utilizan en dispositivos como motores., generadores, relevos, y auriculares. La ventaja de un electroimán es la posibilidad de activar o desactivar la fuerza magnética.. Esta característica permite varios usos., incluidas las grúas utilizadas para levantar chatarra. El control del metal es posible con la ayuda de un electroimán haciendo pasar una corriente eléctrica a través de él., Y el metal se puede levantar y dejar caer apagando la alimentación..
Otro uso fascinante de esta técnica es en los trenes Maglev.. Debido a la potencia suministrada a los electroimanes., Estos trenes no tocan las vías y esto a su vez proporciona una baja resistencia del carril para altas velocidades..
¿Qué metales son magnéticos??
Dependiendo de la estructura interna de los metales, atraen o repelen los imanes.. Se pueden clasificar como:
Materiales ferromagnéticos
Los materiales ferromagnéticos atraen fuertemente los imanes, mientras que, por otro lado,, Tire ligeramente de los imanes para materiales paramagnéticos.. Los materiales diamagnéticos son aquellos materiales que repelen débilmente los imanes..
Lista de metales magnéticos
Algunos metales magnéticos son familiares y algunos son permanentemente magnéticos, mientras que otros, por ejemplo, El acero inoxidable es magnético dependiendo de su composición..
Hierro
El hierro es un metal ferromagnético ampliamente conocido., y al mismo tiempo, Es más fuerte que todos los demás metales ferromagnéticos.. Más importante aún, como constituyente fundamental de la tierra, es responsable del campo magnético de la esfera terrestre.
Parte del contenido sobre cómo el hierro atrae campos magnéticos se debe a la presencia de un espín electrónico atómico y una estructura de red cristalina específica.. Estas estructuras cuando se modifican producen diferentes características magnéticas.. Hierro en su forma cúbica centrada en el cuerpo. (bcc) La forma alfa-Fe es ferromagnética.; la cúbica centrada en las caras (FCC) La estructura gamma-Fe no es magnética..
Níquel
Otro metal ferromagnético es el níquel y también tiene relación con el núcleo terrestre.. Previamente, ha servido en la circulación del dinero en forma de monedas.
Hoy, el uso de níquel incluye baterías, revestimientos, utensilios de cocina, y numerosos equipos electrónicos. Por eso el níquel es valioso en la creación de ferroníquel para imanes de acero inoxidable y Alnico., los imanes que son más fuertes que los imanes de tierras raras pero no tan fuertes como los de hierro.
Cobalto
El cobalto es uno de los metales ferromagnéticos más importantes que ha encontrado numerosos usos en los últimos cien años.. El cobalto se utiliza tanto en los imanes blandos como en los duros y la magnetización de saturación y la temperatura de Curie son altas., oscilando entre 950 – 990 °C. Esta propiedad hace que el cobalto sea útil en usos de alta temperatura, como motores y sensores..
Acero
El componente de hierro hace que el acero sea ferromagnético.. Todos los tipos de acero pueden funcionar con campos magnéticos y algunos pueden convertirse en imanes permanentes.. Por ejemplo, El acero EN C15D tiene una composición de 98.81/99.26 % hierro y por lo tanto es ferromagnético.
Acero inoxidable
Acero inoxidable Tiene un nivel variable de propiedades magnéticas.. Dependiendo del contenido, Es una aleación que contiene al menos 10.5% de cromo, su magnetismo depende de este contenido. Los aceros inoxidables martensíticos y ferríticos son magnéticos debido a su contenido de hierro., mientras que los aceros inoxidables austeníticos tienen propiedades ferromagnéticas bajas que los califican para su uso en situaciones de resonancia magnética..
Metales de tierras raras
Algunas de las secciones transversales de los metales de tierras raras son de naturaleza ferromagnética y los metales incluyen gadolinio., samario, y neodimio. Estos metales se pueden alear con hierro., níquel, o cobalto para producir imanes que se adapten bien a una aplicación particular. Por ejemplo, Los imanes de samario y cobalto se aplican bien en motores de alto rendimiento y turbomáquinas..
Metales no magnéticos
Si bien muchos metales son magnéticos, algunos no lo son. Aquí hay algunos ejemplos:
Aluminio
Aluminio También pertenece al grupo de metales paramagnéticos, al igual que los metales de litio y magnesio.. Aunque puede corroerse, Es útil en muchas condiciones corrosivas.; esto lo hace popular en muchas industrias.
Oro
El oro pertenece al grupo diamagnético de los metales.. Generalmente, experimenta una repulsión mínima cuando está cerca de un imán. En estado puro, es un metal no magnético.
Plata
La plata tampoco es magnética.. Se puede utilizar para detectar productos de plata falsificados.. Si una moneda o joya se pega a un imán, probablemente no sea plata real.
Cobre
Es Cobre Magnético? El cobre por naturaleza no es magnético, sin embargo, tiene algunas cualidades y características magnéticas.. Diamagnético etiquetado, El cobre es el tipo de material que no puede alinearse con un campo magnético.. En el caso de la generación de electricidad en centrales eléctricas., esta característica es de inmenso valor.
Cuando se coloca cerca de un imán, el cobre crea un campo magnético que obliga a los electrones de la superficie a fluir y girar alrededor del imán.. Esto hace que el movimiento circular cree resistencia.. Los electrones provocan un campo magnético brevemente., y eso disminuye la velocidad de la caída magnética.
Conclusión
En general, Todos los metales se ven afectados por un fuerte campo magnético.. Esta reacción ocurre porque cuando los metales se colocan en un campo magnético cambiante, desarrollan lo que se llama corrientes parásitas. Los detectores de metales siguen este principio para identificar metales no ferromagnéticos como el oro., plata, cobre, y estaño. Sin embargo, para uso práctico, esta interacción no es suficiente, por lo tanto tiene aplicaciones limitadas.
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