شرح المفاهيم المتعلقة بالمواد المغناطيسية

1. المغناطيسية

تظهر التجارب أن أي مادة يمكن مغنطتها بدرجة أكبر أو أقل في مجال مغناطيسي خارجي، ولكن درجة المغنطة مختلفة. وفقًا لخصائص المادة الموجودة في المجال المغناطيسي الخارجي، يمكن تقسيم المادة إلى خمس فئات: المواد المغناطيسية، والمواد المغناطيسية، والمواد المغناطيسية، والمواد المغناطيسية، والمواد المضادة للمغناطيسية. نحن نطلق على المواد البارامغناطيسية والديامغناطيسية مواد مغناطيسية ضعيفة، والمواد المغناطيسية والحديدية نطلق عليها مواد مغناطيسية قوية.

2. المواد المغناطيسية

المواد المغناطيسية الناعمة: يمكن أن تحقق أقصى كثافة مغنطة مع أصغر مجال مغناطيسي خارجي، وهي مواد مغناطيسية ذات إكراه منخفض ونفاذية مغناطيسية عالية. المواد المغناطيسية الناعمة سهلة المغنطة وإزالة المغنطة. على سبيل المثال، الفريت الناعم والسبائك البلورية النانوية غير المتبلورة.
المواد المغناطيسية الصلبة: تسمى أيضًا المواد المغناطيسية الدائمة، وتشير إلى المواد التي يصعب مغنطتها ويصعب إزالة مغنطتها بمجرد مغنطتها. السمة الرئيسية لها هي القوة القسرية العالية، بما في ذلك المواد المغناطيسية الدائمة الأرضية النادرة، والمواد المغناطيسية الدائمة المعدنية، والفريت المغناطيسي الدائم.
المواد المغناطيسية الوظيفية: بشكل رئيسي المواد المغناطيسية، مواد التسجيل المغناطيسي، مواد المقاومة المغناطيسية، مواد الفقاعات المغناطيسية، المواد المغناطيسية الضوئية، مواد الأفلام المغناطيسية، إلخ.

3. مواد المغناطيس الدائم ندفيب

تعتمد مواد المغناطيس الدائم NdFeB الملبدة عملية تعدين المساحيق. يتم تحويل السبيكة بعد الصهر إلى مسحوق وضغطها في أجنة مضغوطة في مجال مغناطيسي. يتم تلبيد الأجنة المضغوطة في غاز خامل أو فراغ لتحقيق التكثيف
لتحسين القوة القسرية للمغناطيس، عادة ما تكون هناك حاجة إلى المعالجة الحرارية القديمة، ومن ثم يتم الحصول على المنتج النهائي بعد المعالجة اللاحقة والمعالجة السطحية.
المستعبدين NdFeB عبارة عن خليط من مسحوق المغناطيس الدائم والمطاط مع خصائص لف جيدة أو البلاستيك الصلب والخفيف والمطاط ومواد الربط الأخرى، والتي يتم تشكيلها مباشرة إلى أجزاء مغناطيس دائم بأشكال مختلفة وفقًا لمتطلبات المستخدم.
يمكن لـ NdFeB المضغوط على الساخن تحقيق خصائص مغناطيسية مشابهة لـ NdFeB الملبد دون إضافة عناصر أرضية نادرة ثقيلة. إنها تتميز بمزايا الكثافة العالية، والتوجه العالي، ومقاومة التآكل الجيدة، والقوة القسرية العالية، والتشكيل شبه النهائي، لكن الخواص الميكانيكية ليست جيدة وتكلفة المعالجة مرتفعة بسبب احتكار براءات الاختراع.

4. البقاء (ر)

يشير إلى شدة الحث المغناطيسي لمغناطيس NdFeB الملبد بعد مغنطة المغناطيس إلى التشبع الفني في بيئة دائرة مغلقة وإزالة المجال المغناطيسي الخارجي. في المصطلحات العامة، يمكن فهمها مؤقتًا على أنها القوة المغناطيسية للمغناطيس بعد مغنطته. الوحدات هي تسلا (T) وجاوس (Gs)، 1GS=0.0001T.

5. القوة القسرية(سداسي كلورو البنزين)

عندما يكون المغناطيس ممغنطًا بشكل عكسي، فإن قيمة شدة المجال المغناطيسي العكسي المطلوبة لجعل شدة الحث المغناطيسي صفرًا تسمى القوة القسرية المغناطيسية. ومع ذلك، فإن شدة مغنطة المغناطيس ليست صفرًا في هذا الوقت، ولكن المجال المغناطيسي العكسي المطبق وكثافة مغنطة المغناطيس يلغي كل منهما الآخر. في هذا الوقت، إذا تمت إزالة المجال المغناطيسي الخارجي، فإن المغناطيس لا يزال يتمتع بخصائص مغناطيسية معينة. 1A/m=(4T/1000)0e،1 0e =(1000/4T)A/m.

6. القوة القسرية الجوهرية(محكمة العدل العليا)

تسمى قوة المجال المغناطيسي العكسي المطلوبة لتقليل شدة مغنطة المغناطيس إلى الصفر بالقوة القسرية الجوهرية. يعتمد تصنيف درجات المواد المغناطيسية على حجم قوتها القسرية الجوهرية. قوة قسرية منخفضة N، قوة قسرية متوسطة M، قوة قسرية عالية H، قوة قسرية عالية للغاية UH، قوة قسرية عالية للغاية EH، وأعلى قوة قسرية TH.

7. الحد الأقصى لمنتج الطاقة المغناطيسية (BH) بحد أقصى

يمثل كثافة الطاقة المغناطيسية التي أنشأها الفضاء بين القطبين المغناطيسيين للمغناطيس، أي الطاقة المغناطيسية الساكنة لكل وحدة حجم الفجوة الهوائية، وهي القيمة القصوى لمنتج B و H. حجمها يشير مباشرة أداء المغناطيس. في ظل نفس الظروف، أي نفس الحجم ونفس عدد الأقطاب ونفس الجهد المغنطيسي، تكون المغناطيسية السطحية التي تحصل عليها الأجزاء المغناطيسية ذات منتج الطاقة المغناطيسية العالية عالية أيضًا، ولكن بنفس القيمة القصوى (BH)، مستوى B. وHcj له التأثيرات التالية على المغنطة:
Br مرتفع، Hcj منخفض: تحت نفس الجهد المغنطيسي، يمكن الحصول على مغناطيسية سطحية أعلى؛
Br منخفض، Hcj مرتفع: للحصول على نفس المغناطيسية السطحية، مطلوب جهد مغنطة أعلى.

8. نظام Sl ونظام CGS

أي النظام الدولي للوحدات والنظام الغوسي للوحدات، تمامًا مثل الفرق بين "المتر" و"الميل" في وحدة الطول. هناك علاقة تحويل معقدة معينة بين النظام الدولي للوحدات ونظام الوحدات الغوسي.

9. درجة حرارة كوري

هي درجة الحرارة التي تتغير عندها المادة المغناطيسية بين المغناطيسات الحديدية والمغناطيسات البارامغناطيسية. عندما تكون أقل من درجة حرارة كوري، تصبح المادة مغناطيسًا حديديًا، ومن الصعب تغيير المجال المغناطيسي المرتبط بالمادة. عندما تكون درجة الحرارة أعلى من درجة حرارة كوري، تصبح المادة مغناطيسًا باراميًا، ويمكن أن يتغير المجال المغناطيسي للمغناطيس بسهولة مع تغير المجال المغناطيسي المحيط.
تمثل درجة حرارة كوري الحد النظري لدرجة حرارة التشغيل للمادة المغناطيسية. تبلغ درجة حرارة كوري لـ NdFeB حوالي 320-380 درجة مئوية. يرتبط ارتفاع نقطة كوري بالتركيب البلوري الذي يتكون من تلبيد المغناطيس.
إذا وصلت درجة الحرارة إلى درجة حرارة كوري، فإن بعض الجزيئات الموجودة في المغناطيس تتحرك بعنف ويحدث إزالة المغناطيسية، وهو أمر لا رجعة فيه؛ يمكن مغنطة المغناطيس مرة أخرى بعد إزالة المغناطيسية، لكن القوة المغناطيسية ستنخفض بشكل كبير ولا يمكن أن تصل إلا إلى حوالي 50% من القوة الأصلية.

10. درجة حرارة العمل

الحد الأقصى لدرجة حرارة العمل لـ NdFeB الملبد أقل بكثير من درجة حرارة كوري. عندما ترتفع درجة الحرارة ضمن نطاق درجة حرارة العمل، ستنخفض القوة المغناطيسية، لكن معظم القوة المغناطيسية ستتعافى بعد التبريد.
العلاقة بين درجة حرارة العمل ودرجة حرارة كوري: كلما ارتفعت درجة حرارة كوري، زادت درجة حرارة عمل المادة المغناطيسية، وكان استقرار درجة الحرارة أفضل. يمكن أن تؤدي إضافة عناصر مثل الكوبالت والتيربيوم والديسبروسيوم إلى المواد الخام للندفيب الملبد إلى زيادة درجة حرارة كوري، لذا فإن المنتجات عالية القوة القسرية (H، SH، ...) تحتوي بشكل عام على الديسبروسيوم.
تعتمد درجة حرارة التشغيل القصوى لـ NdFeB الملبد على خصائصه المغناطيسية واختيار نقاط العمل. بالنسبة لنفس مغناطيس NdFeB الملبد، كلما كانت الدائرة المغناطيسية العاملة مغلقة أكثر، زادت درجة حرارة التشغيل القصوى للمغناطيس، وكان أداء المغناطيس أكثر استقرارًا. ولذلك، فإن درجة حرارة التشغيل القصوى للمغناطيس ليست قيمة ثابتة، ولكنها تختلف باختلاف درجة إغلاق الدائرة المغناطيسية.

11. اتجاه المجال المغناطيسي

تنقسم المواد المغناطيسية إلى فئتين: مغناطيس متناحٍ ومغناطيس متباين الخواص. تتمتع المغناطيسات المتناحية بنفس الخصائص المغناطيسية في أي اتجاه ويمكن أن تنجذب معًا حسب الرغبة؛ المغناطيس متباين الخواص له خصائص مغناطيسية مختلفة في اتجاهات مختلفة. يُطلق على الاتجاه الذي يمكنهم من خلاله الحصول على أفضل الخصائص المغناطيسية اسم الاتجاه الاتجاهي للمغناطيس.

يتمتع مغناطيس NdFeB المتكلس المربع بأكبر شدة للمجال المغناطيسي فقط في الاتجاه الاتجاهي، وتكون شدة المجال المغناطيسي في الاتجاهين الآخرين أقل بكثير. إذا كانت هناك عملية توجيه في عملية إنتاج المواد المغناطيسية، فهي مغناطيس متباين الخواص. يتم تشكيل NdFeB الملبد بشكل عام وضغطه بواسطة اتجاه المجال المغناطيسي، لذلك فهو متباين الخواص. ولذلك، فمن الضروري تحديد اتجاه التوجه قبل الإنتاج، أي اتجاه المغنطة في المستقبل. يعد توجيه المجال المغناطيسي للمسحوق أحد التقنيات الرئيسية لتصنيع NdFeB عالي الأداء. ، (يحتوي المستعبدين NdFeB على كل من الخواص المتناحية ومتباين الخواص)

12. المغناطيسية السطحية

يشير إلى شدة الحث المغناطيسي عند نقطة معينة على سطح المغناطيس (تختلف مغناطيسية السطح عند مركز وحافة المغناطيس). إنها القيمة التعليمية التي يتم قياسها عن طريق الاتصال بين مقياس غاوس وسطح معين من المغناطيس، وليس الخصائص المغناطيسية الإجمالية للمغناطيس.

13. التدفق المغناطيسي

افترض أنه في مجال مغناطيسي منتظم بكثافة تحريض مغناطيسي B، يوجد مستوى بمساحة S وعمودي على اتجاه المجال المغناطيسي. يسمى حاصل ضرب شدة الحث المغناطيسي B والمنطقة S التدفق المغناطيسي المار عبر هذا المستوى، ويشار إليه بالتدفق المغناطيسي، بالرمز "$" والوحدة هي Weber (Wb). التدفق المغناطيسي هو كمية فيزيائية تمثل توزيع المجال المغناطيسي. وهو عددي، لكن له قيم موجبة وسالبة، والتي تمثل اتجاهه فقط. 中{{0}}ب·س. عندما تكون هناك زاوية بين المستويين الرأسيين S وB، 中=B:S:cos0.

14. الطلاء الكهربائي

يتم إنتاج مادة المغناطيس الدائم NdFeB الملبدة بواسطة عملية تعدين المساحيق. إنها مادة مسحوقية ذات نشاط كيميائي قوي جدًا. هناك مسام وفراغات صغيرة في الداخل. يتآكل بسهولة ويتأكسد في الهواء. لذلك، يجب إجراء معالجة سطحية صارمة قبل الاستخدام. الطلاء الكهربائي هو طريقة معالجة سطحية معدنية ناضجة وتستخدم على نطاق واسع.
الطلاءات الأكثر استخدامًا لمغناطيس NdFeB القوي هي طلاء الزنك والطلاء بالنيكل. لديهم اختلافات واضحة في المظهر، ومقاومة التآكل، وعمر الخدمة، والسعر، وما إلى ذلك:
الفرق في التلميع: يتفوق طلاء النيكل على طلاء الزنك في التلميع، ويبدو أكثر إشراقًا. أولئك الذين لديهم متطلبات عالية لمظهر المنتج يختارون عمومًا طلاء النيكل، في حين أن بعض المغناطيسات غير مكشوفة، وأولئك الذين لديهم متطلبات منخفضة نسبيًا لمظهر المنتج يختارون طلاء الزنك بشكل عام.
الفرق في مقاومة التآكل: الزنك معدن نشط يمكن أن يتفاعل مع الحمض، لذا فإن مقاومته للتآكل ضعيفة؛ بعد المعالجة السطحية لطلاء النيكل، تكون مقاومتها للتآكل أعلى، والفرق في عمر الخدمة: نظرًا لاختلاف مقاومة التآكل، فإن عمر خدمة طلاء الزنك أقل من عمر طلاء النيكل، والذي يتجلى بشكل أساسي في سهولة طلاء السطح يسقط بعد فترة طويلة من الاستخدام، مما يتسبب في أكسدة المغناطيس، مما يؤثر على الأداء المغناطيسي.
الفرق في الصلابة: طلاء النيكل أعلى من طلاء الزنك. أثناء الاستخدام، يمكن تجنب الاصطدامات والمواقف الأخرى بشكل كبير، مما يتسبب في سقوط مغناطيس NdFeB القوي وكسره. فرق السعر: في هذا الصدد، يعتبر طلاء الزنك مفيدًا للغاية، ويتم ترتيب الأسعار من الأقل إلى الأعلى مثل طلاء الزنك، والطلاء بالنيكل، وراتنجات الايبوكسي، وما إلى ذلك.

15. مغناطيس أحادي الجانب

لذلك من الضروري لف جانب واحد من المغناطيس بصفيحة حديدية بحيث يتم حماية مغناطيسية الجانب المغلف بصفيحة الحديد. تحتوي هذه المغناطيسات على قطبين، لكن المغناطيسات ذات القطبين الأحادية الجانب مطلوبة في أوضاع عمل معينة. ويطلق عليها مجتمعة مغناطيس أحادي الجانب أو مغناطيس أحادي الجانب. لا يوجد مغناطيس حقيقي من جانب واحد.