Les matériaux ferromagnétiques et non ferromagnétiques sont centraux en ingénierie. Le magnétisme est une base pour diverses utilisations, mais elle est souvent gênante dans certaines circonstances. Les métaux magnétiques les plus fréquents incluent; fer, nickel, et cobalt, et certaines notes d'acier présentent également des propriétés de magnétisme.
Comprendre les principes fondamentaux des aimants, leurs types, et comment les métaux se comportent dans les champs magnétiques est impératif. Donc, Allons-y.
Comprendre le magnétisme
Le magnétisme pourrait être défini comme une capacité qui tire ou pousse certains types de matériaux. Cette force est intervenue par des champs magnétiques qui imprègnent différents types de supports. Certains types de matériaux sont naturellement magnétiques tandis que d'autres peuvent être rendus magnétiques ou non magnétiques selon la situation.
Ce qui fait que les métaux présentent le magnétisme?
Le magnétisme au niveau atomique est causé par des électrons. Chaque électron a une rotation et un moyen de former un petit dipôle magnétique. Si le spin d'un électron est unifié dans une direction particulière, alors aucun champ magnétique net n'est observé. Mais comme il y a beaucoup de ces électrons non appariés, leur petit moment magnétique devient grand et un grand champ magnétique est créé autour du métal.
Types d'aimants
Différents types d'aimants peuvent être regroupés en fonction de la permanence du champ magnétique des aimants. Les classifications primaires incluent:
Aimants permanents
Les aimants permanents génèrent un champ magnétique en raison de leurs propriétés inhérentes. Contrairement aux aimants temporaires, Ils conservent leur magnétisme pendant une longue période. Typiquement, Les aimants permanents sont difficiles à démagnétiser et à créer un champ magnétique stable. Pour comprendre les aimants permanents, il faut considérer leur structure. Les propriétés magnétiques se produisent lorsque les forces pondéromotives dans la région distincte du matériau préfèrent un statut particulier. Ces domaines sont de petits champs magnétiques trouvés à l'intérieur de la structure cristalline du matériau.
Plusieurs techniques sont utilisées pour coupler ces domaines, Mais le chauffage est le plus efficace de tous. Le degré d'alignement diffère à l'autre des matériaux entraînant un positionnement permanent des domaines.
Aimants temporaires
Les aimants temporaires ont la caractéristique d'être magnétique uniquement dans certaines conditions. Ils disparaissent tous une fois que ces conditions changent. Les forces qui provoquent des changements de taille sont souvent appliquées sur les matériaux mous comme le fer recuit et l'acier. Ces matériaux créent des champs magnétiques lorsqu'ils sont exposés à un champ magnétique fort et présentent une faible coercivité.
Un bon exemple de magnétisme temporaire est la stratégie du papier. Lorsqu'un trombone est caressé sur un aimant permanent, il acquiert de la magnétisation. Cependant, Une fois que l'aimant permanent est retiré. Les clips reviennent dans leur état dans lequel ils ne sont pas magnétiques.
Électromaignes
Les électrodiments génèrent un champ magnétique lorsque l'électricité les traverse. Ils sont souvent utilisés dans des appareils comme les moteurs, générateurs, relais, et écouteurs. L'avantage d'un électromêne est la possibilité d'allumer / désactiver la force magnétique. Cette fonctionnalité permet plusieurs utilisations, y compris les grues utilisées pour soulever la ferraille. Le contrôle du métal est possible à l'aide d'un électro-aile en passant un courant électrique à travers lui, et le métal peut être soulevé et déposé en éteignant la puissance.
Une autre utilisation fascinante de cette technique se trouve dans les trains Maglev. En raison de l'alimentation fournie aux électromaignes, Ces trains ne touchent pas les voies et cela offre à son tour une faible résistance à la rail pour des vitesses élevées.
Quels métaux sont magnétiques?
Selon la structure interne des métaux, ils attirent ou repoussent les aimants. Ils peuvent être classés comme:
Matériaux ferromagnétiques
Les matériaux ferromagnétiques tirent très fortement les aimants en revanche, Tirez légèrement les aimants pour les matériaux paramagnétiques. Les matériaux diamagnétiques sont les matériaux qui repoussent faiblement les aimants.
Liste des métaux magnétiques
Certains métaux magnétiques sont familiers et certains sont magnétiques en permanence tandis que d'autres, par exemple, L'acier inoxydable est magnétique en fonction de leur composition.
Fer
Le fer est un métal ferromagnétique largement connu, et en même temps, Il est plus fort que tous les autres métaux ferromagnétiques. Plus important encore, En tant que constituant fondamental de la terre, Il est responsable du champ magnétique de la sphère terrestre.
Un contenu concernant la façon dont le fer attire les champs magnétiques est dû à la présence de spin à l'électrons atomique et de structure de réseau cristallin spécifique. Ces structures lorsqu'elles sont modifiées produisent des caractéristiques magnétiques différentes. Fer dans son cubique centré sur le corps (BCC) La forme alpha-fe est ferromagnétique; le cubic centré sur le visage (FCC) La structure gamma-fe n'est pas magnétique.
Nickel
Un autre métal ferromagnétique est nickel et il a également une relation avec le cœur de la Terre. Précédemment, Il a servi dans la circulation de l'argent sous forme de pièces.
Aujourd'hui, L'utilisation du nickel comprend des batteries, revêtements, Ustensiles de cuisine, et de nombreux équipements électroniques. C'est pourquoi le nickel est précieux dans la création de ferronickel pour les aimants en acier inoxydable et en Alnico, les aimants plus forts que les aimants de terres rares mais pas aussi forts que les ailes à base de fer.
Cobalt
Cobalt est l'un des métaux ferromagnétiques les plus importants qui ont trouvé de nombreuses utilisations au cours des cent dernières années. Le cobalt est utilisé à la fois dans les aimants durs et les aimants durs et la magnétisation de saturation et la température de Curie sont élevées, allant entre 950 – 990 °C. Cette propriété rend le cobalt utile dans les utilisations à haute température comme une utilisation dans les moteurs et les capteurs.
Acier
Le composant en fer rend l'acier ferromagnétique. Tous les types d'acier peuvent fonctionner avec des champs magnétiques et quelques-uns peuvent être transformés en aimants permanents. Par exemple, EN C15D Steel a une composition de 98.81/99.26 % fer et donc est ferromagnétique.
Acier inoxydable
Acier inoxydable a un niveau variable de propriétés magnétiques. Selon le contenu, c'est un alliage qui contient au moins 10.5% de chrome, son magnétisme dépend de ce contenu. Les aciers inoxydables martensitiques et ferritiques sont magnétiques en raison de leur teneur en fer, tandis que les aciers inoxydables austénitiques ont de faibles propriétés ferromagnétiques qui les qualifient pour une utilisation dans des situations d'IRM.
Métaux de terres rares
Certaines des sections transversales des métaux des terres rares sont de nature ferromagnétique et les métaux incluent le gadolinium, samarium, et néodyme. Ces métaux peuvent être alliés avec du fer, nickel, ou cobalt afin de produire des aimants bien adaptés à une application particulière. Par exemple, Les aimants Samarium Cobalt sont bien appliqués dans les moteurs et la turbomachinerie hautes performances.
Métaux non magnétiques
Alors que de nombreux métaux sont magnétiques, Certains ne sont pas. Voici quelques exemples:
Aluminium
Aluminium tombe également sous le groupe de métaux paramagnétiques, tout comme les métaux du lithium et du magnésium. Bien qu'il puisse corroder, il est utile dans de nombreuses conditions corrosives; Cela le rend populaire dans de nombreuses industries.
Or
L'or appartient au groupe diamagnétique de métaux. En général, il subit une répulsion minimale à proximité d'un aimant. Dans son état pur, c'est un métal non magnétique.
Argent
L'argent est également non magnétique. Il peut être utilisé pour détecter les produits en argent forgé. Si une pièce de monnaie ou un bijou colle à un aimant, Ce n'est probablement pas de la vraie argent.
Cuivre
Est Cuivre Magnétique? Le cuivre de par sa nature n'est pas magnétique, mais il a des qualités et des caractéristiques magnétiques. Étiqueté diamagnétique, Le cuivre est le type de matériau qui ne peut pas être aligné sur un champ magnétique. Dans le cas de la production d'électricité dans les centrales électriques, Cette caractéristique est d'une valeur immense.
Lorsqu'il est placé près d'un aimant, cuivre crée un champ magnétique qui force les électrons de surface à couler et à tourner autour de l'aimant. Cela fait que le mouvement circulaire créent une résistance. Les électrons provoquent brièvement un champ magnétique, et cela diminue la vitesse de la chute magnétique.
Conclusion
En général, Tous les métaux sont affectés par un champ magnétique fort. Cette réaction se produit parce que lorsque les métaux sont placés dans un champ magnétique changeant, Ils développent ce qu'on appelle les courants de tourbillon. Les détecteurs de métaux suivent ce principe pour identifier les métaux non ferromagnétiques tels que l'or, argent, cuivre, et boîte. Cependant, pour une utilisation pratique, Cette interaction ne suffit pas, Par conséquent, il a des applications limitées.
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