I materiali ferromagnetici e non ferromagnetici sono centrali nell'ingegneria. Il magnetismo è una base per vari usi, ma è spesso scomodo in determinate circostanze. I metalli magnetici più frequenti includono; ferro, nichel, e cobalto, E alcuni voti in acciaio mostrano anche proprietà di magnetismo.
Comprensione dei fondamenti dei magneti, i loro tipi, e come i metalli si comportano nei campi magnetici. COSÌ, Entramoci.
Comprensione del magnetismo
Il magnetismo potrebbe essere definito come un'abilità che tira o spinga alcuni tipi di materiale. Questa forza è intervenuta da campi magnetici che pervadono diversi tipi di media. Alcuni tipi di materiale sono naturalmente magnetici mentre altri possono essere resi magnetici o non magnetici a seconda della situazione.
Ciò che rende i metalli per mostrare il magnetismo?
Il magnetismo a livello atomico è causato da elettroni. Ogni elettrone ha una rotazione e un modo per formare un piccolo dipolo magnetico. Se la rotazione di un elettrone è unificata in una direzione particolare, quindi non si osserva un campo magnetico netto. Ma poiché ci sono molti di questi elettroni spaiati, il loro piccolo momento magnetico diventa grande e un grande campo magnetico viene creato attorno al metallo.
Tipi di magneti
Diversi tipi di magneti possono essere raggruppati in base alla permanenza del campo magnetico dei magneti. Le classificazioni primarie includono:
Magneti permanenti
I magneti permanenti generano un campo magnetico a causa delle loro proprietà intrinseche. A differenza dei magneti temporanei, Mantengono il loro magnetismo per un lungo periodo. Tipicamente, I magneti permanenti sono difficili da demagnetizzare e creare un campo magnetico stabile. Per capire i magneti permanenti, Bisogna considerare la loro struttura. Le proprietà magnetiche si verificano quando le forze ponderomotive nella regione distinta del materiale preferiscono un particolare stato. Questi domini sono piccoli campi magnetici trovati all'interno della struttura cristallina del materiale.
Diverse tecniche vengono utilizzate per accoppiare questi domini, Ma il riscaldamento è il più efficiente di tutti. Il grado di allineamento differisce tra i materiali con conseguente posizionamento permanente dei domini.
Magneti temporanei
I magneti temporanei hanno la caratteristica di essere magnetici solo in determinate condizioni. Scompaiono tutte una volta che queste condizioni cambiano. Le forze che causano variazioni di dimensioni vengono spesso applicate a materiali morbidi come ferro ricotto e acciaio. Questi materiali creano campi magnetici se esposti a un forte campo magnetico e mostrano una bassa coercività.
Un buon esempio di magnetismo temporaneo è la strategia di clip di carta. Quando una clip di carta viene accarezzata su un magnete permanente, acquisisce un po 'di magnetizzazione. Tuttavia, Una volta rimosso il magnete permanente. Le clip tornano al loro stato in cui non sono magnetiche.
Elettromagneti
Gli elettromagneti generano un campo magnetico quando l'elettricità scorre attraverso di essi. Sono spesso usati in dispositivi come i motori, generatori, relè, e cuffie. Il beneficio di un elettromagnet è la possibilità di accendere/disattivare la forza magnetica. Questa funzione consente diversi usi, comprese le gru utilizzate nel sollevamento di rottami metallici. Il controllo del metallo è possibile con l'aiuto di un elettromagnete passando una corrente elettrica attraverso di esso, e il metallo può essere sollevato e lasciato cadere spegnendo la potenza.
Un altro affascinante uso di questa tecnica è nei treni di Maglev. A causa dell'energia fornita agli elettromagneti, Questi treni non toccano i binari e questo a sua volta fornisce una bassa resistenza al treno per le alte velocità.
Quali metalli sono magnetici?
A seconda della struttura interna dei metalli attirano o respingono i magneti. Possono essere classificati come:
Materiali ferromagnetici
I materiali ferromagnetici tirano i magneti molto pesantemente, tirare leggermente i magneti per materiali paramagnetici. I materiali diamagnetici sono quei materiali che respingono debolmente i magneti.
Elenco di metalli magnetici
Alcuni metalli magnetici sono familiari e alcuni sono permanentemente magnetici mentre altri, ad esempio, L'acciaio inossidabile è magnetico a seconda della loro composizione.
Ferro
Il ferro è un metallo ferromagnetico ampiamente noto, e allo stesso tempo, È più forte di tutti gli altri metalli ferromagnetici. Ancora più importante, Come costituente fondamentale della Terra, È responsabile del campo magnetico della sfera terrena.
Alcuni contenuti riguardo al modo in cui il ferro attira i campi magnetici è dovuto alla presenza di rotazione di elettroni atomici e struttura reticolare cristallina specifica. Queste strutture se cambiate producono diverse caratteristiche magnetiche. Ferro cubico incentrato sul corpo (BCC) La forma alfa-fe è ferromagnetica; Il cubico incentrato sul viso (FCC) La struttura gamma-fe non è magnetica.
Nichel
Un altro metallo ferromagnetico è il nichel e ha anche una relazione con il nucleo terrestre. Precedentemente, Ha servito nella circolazione del denaro sotto forma di monete.
Oggi, L'uso del nichel include batterie, rivestimenti, utensili da cucina, e numerose apparecchiature elettroniche. Ecco perché il nichel è prezioso nella creazione di ferronickel per acciaio inossidabile e magneti Alnico, I magneti che sono più forti dei magneti della terra rare ma non così forti come a base di ferro.
Cobalto
Il cobalto è uno dei metalli ferromagnetici più importanti che hanno trovato numerosi usi negli ultimi cento anni. Il cobalto viene utilizzato sia nei magneti morbidi che in quello duro e nella magnetizzazione della saturazione e nella temperatura della curva sono elevate, che va tra 950 – 990 °C. Questa proprietà rende il cobalto utile in usi ad alta temperatura come l'uso in motori e sensori.
Acciaio
Il componente di ferro produce ferromagnetico in acciaio. Tutti i tipi di acciaio possono funzionare con campi magnetici e alcuni possono essere trasformati in magneti permanenti. Ad esempio, In acciaio EN C15D ha una composizione di 98.81/99.26 % ferro e quindi è ferromagnetico.
Acciaio inossidabile
Acciaio inossidabile ha un livello variabile di proprietà magnetiche. A seconda del contenuto, è una lega che contiene almeno 10.5% di cromo, Il suo magnetismo dipende da questo contenuto. Gli acciai inossidabili martensitici e ferritici sono magnetici a causa del loro contenuto di ferro, mentre gli acciai inossidabili austenitici hanno basse proprietà ferromagnetiche che li qualificano per l'uso in situazioni di risonanza magnetica.
Metalli delle terre rare
Alcune delle sezioni trasversali dei metalli delle terre rare sono di natura ferromagnetica e i metalli includono il gadolinio, samario, e neodimio. Questi metalli possono essere legati al ferro, nichel, o cobalto per produrre magneti adatti a una particolare applicazione. Per esempio, I magneti di cobalto Samarium sono ben applicati in motori ad alte prestazioni e torbomachineria.
Metalli non magnetici
Mentre molti metalli sono magnetici, Alcuni no. Ecco alcuni esempi:
Alluminio
Alluminio Cala anche sotto il gruppo di metalli paramagnetici come è il litio e i metalli di magnesio. Sebbene possa corrodere, è utile in molte condizioni corrosive; Questo lo rende popolare in molti settori.
Oro
L'oro appartiene al gruppo diamagnetico di metalli. Generalmente, sperimenta una repulsione minima quando vicino a un magnete. Nel suo stato puro, è un metallo non magnetico.
Argento
L'argento è anche non magnetico. Può essere utilizzato per rilevare prodotti argento forgiati. Se una moneta o un gioiello si attacca a un magnete, Probabilmente non è vero argento.
Rame
È Rame Magnetico? Il rame per sua natura non è magnetico, ma ha alcune qualità e caratteristiche magnetiche. Diamagnetico etichettato, Il rame è il tipo di materiale che non può essere allineato con un campo magnetico. Nel caso di generare elettricità nelle centrali elettriche, questa caratteristica ha un valore immenso.
Se collocato vicino a un rame magnetico crea un campo magnetico che costringe gli elettroni di superficie a fluire e girare attorno al magnete. Questo fa sì che il movimento circolare crei resistenza. Gli elettroni causano brevemente un campo magnetico, e questo riduce la velocità della caduta magnetica.
Conclusione
Generalmente, Tutti i metalli sono influenzati da un forte campo magnetico. Questa reazione si verifica perché quando i metalli vengono messi in un campo magnetico in evoluzione, Sviluppano quelle che vengono chiamate correnti di Eddy. I rilevatori di metalli seguono questo principio per identificare metalli non ferromagnetici come l'oro, argento, rame, e latta. Tuttavia, per uso pratico, Questa interazione non è sufficiente, Pertanto ha applicazioni limitate.
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