Bu gün sərt maqnit materiallarından və daimi maqnitlərdən istifadə etməyən texniki sənaye tapmaq demək olar ki, mümkün deyil. Bunlar akustika, radioelektronika, kompüter və ölçü avadanlığı, avtomatlaşdırma, istilik və energetika, elektrik enerjisi, tikinti, metallurgiya, hər növ nəqliyyat, kənd təsərrüfatı, tibb, filiz emalı və hətta hamının mətbəxində mikrodalğalı soba var, o, pizzanı qızdırır. Hər şeyi sadalamaq mümkün deyil, maqnit materialları həyatımızın hər addımında bizi müşayiət edir. Və onların köməyi ilə bütün məhsullar tamamilə fərqli prinsiplərə uyğun işləyir: mühərriklərin və generatorların öz funksiyaları var, əyləc cihazlarının da öz funksiyaları var, ayırıcı bir şey edir, qüsur detektoru isə başqa. Yəqin ki, sərt maqnit materialların istifadə olunduğu texniki cihazların tam siyahısı yoxdur, onların sayı o qədər çoxdur.
Maqnit sistemləri nədir
Planetimizin özü olduqca yaxşı yağlanmış maqnit sistemidir. Qalanların hamısı eyni prinsip əsasında qurulur. Sərt maqnit materialları çox müxtəlif funksional xüsusiyyətlərə malikdir. Təchizatçıların kataloqlarında təkcə onların parametrlərinin deyil, həm də fiziki xüsusiyyətlərinin verilməsi boş yerə deyil. Bundan əlavə, maqnit cəhətdən sərt və maqnit cəhətdən yumşaq materiallar ola bilər. Məsələn, yüksək vahid maqnit sahəsinə malik sistemlərin istifadə edildiyi rezonans tomoqrafları götürün və sahənin kəskin qeyri-homogen olduğu separatorlarla müqayisə edin. Tamamilə fərqli bir prinsip! Maqnit sistemləri mənimsənilib, burada sahəni yandırıb-söndürmək mümkündür. Tutacaqlar belə dizayn edilmişdir. Və bəzi sistemlər hətta kosmosda maqnit sahəsini dəyişir. Bunlar tanınmış klistronlar və səyahət dalğa lampalarıdır. Yumşaq və sərt maqnit materiallarının xüsusiyyətləri həqiqətən sehrlidir. Onlar katalizator kimidirlər, demək olar ki, həmişə vasitəçi kimi çıxış edirlər, lakin öz enerjilərini zərrə qədər itirmədən, başqasının enerjisini çevirərək bir növü digərinə çevirə bilirlər.
Məsələn, muftaların, separatorların və sairlərin işində maqnit impulsu mexaniki enerjiyə çevrilir. Mikrofonlar və generatorlarla məşğul olsaq, mexaniki enerji maqnitlərin köməyi ilə elektrik enerjisinə çevrilir. Və əksinə olur! Dinamiklərdə və mühərriklərdə maqnitlər, məsələn, elektrik enerjisini mexaniki enerjiyə çevirir. Və bu hamısı deyil. Mikrodalğalı sobada və ya əyləc cihazında işləyən maqnit sistemi kimi mexaniki enerji hətta istilik enerjisinə çevrilə bilər. Bacarırlarmaqnit cəhətdən sərt və maqnit cəhətdən yumşaq materiallarda və xüsusi effektlərdə - Hall sensorlarında, maqnit rezonans tomoqraflarında, mikrodalğalı rabitədə. Kimyəvi proseslərə katalitik təsir, suda qradient maqnit sahələrinin ionların, zülal molekullarının və həll olunmuş qazların strukturlarına necə təsir etməsi haqqında ayrıca məqalə yaza bilərsiniz.
Antik dövrdən sehr
Təbii material - maqnetit - bir neçə minilliklər əvvəl bəşəriyyətə məlum idi. O dövrdə sərt maqnit materiallarının bütün xüsusiyyətləri hələ məlum deyildi və buna görə də texniki cihazlarda istifadə edilmirdi. Və hələ heç bir texniki qurğu yox idi. Heç kim maqnit sistemlərinin işləməsi üçün hesablamalar aparmağı bilmirdi. Lakin bioloji obyektlərə təsiri artıq müşahidə olunub. Sərt maqnit materiallarının istifadəsi əvvəlcə sırf tibbi məqsədlər üçün getdi, eramızdan əvvəl III əsrdə Çinlilər kompası icad edənə qədər. Bununla belə, maqnitlə müalicə bu günə qədər dayanmayıb, baxmayaraq ki, bu cür üsulların zərərli olması barədə daim müzakirələr aparılır. ABŞ, Çin və Yaponiyada sərt maqnit materiallarının tibbdə istifadəsi xüsusilə aktivdir. Rusiyada isə alternativ üsulların tərəfdarları var, baxmayaraq ki, orqanizmə və ya bitkiyə təsirin miqyasını hər hansı alətlə ölçmək mümkün deyil.
Ancaq tarixə qayıdaq. Kiçik Asiyada, bir çox əsrlər əvvəl, qədim Maqnesiya şəhəri artıq tam axan Menderənin sahilində mövcud idi. Və bu gün Türkiyədə onun mənzərəli xarabalıqlarını ziyarət edə bilərsiniz. Məhz orada ilk maqnit dəmir filizi kəşf edildi və adını aldışəhərlər. Olduqca sürətlə bütün dünyaya yayıldı və beş min il əvvəl çinlilər onun köməyi ilə hələ də ölməyən bir naviqasiya cihazı icad etdilər. İndi bəşəriyyət sənaye miqyasında süni şəkildə maqnit istehsal etməyi öyrəndi. Onlar üçün əsas müxtəlif ferromaqnitlərdir. Tartu Universitetində ən böyük təbii maqnit var, təxminən qırx kiloqram çəki qaldıra bilir, özü isə cəmi on üç ağırlığındadır. İndiki tozlar kob alt, dəmir və müxtəlif digər əlavələrdən hazırlanır, çəkilərindən beş min dəfə artıq yük saxlayırlar.
Histerezis döngəsi
İki növ süni maqnit var. Birinci növ sabitlərdir, sərt maqnit materiallarından hazırlanır, onların xassələri heç bir şəkildə xarici mənbələr və ya cərəyanlarla əlaqəli deyil. İkinci növ elektromaqnitlərdir. Onların dəmirdən hazırlanmış bir nüvəsi var - maqnit cəhətdən yumşaq material və bu nüvənin sarımından cərəyan keçir və bu, maqnit sahəsi yaradır. İndi onun iş prinsiplərini nəzərdən keçirməliyik. Sərt maqnit materialları üçün histerezis dövrəsinin maqnit xüsusiyyətlərini xarakterizə edir. Maqnit sistemlərinin istehsalı üçün kifayət qədər mürəkkəb texnologiyalar mövcuddur və buna görə də maqnitləşmə, maqnit keçiriciliyi və maqnitləşmənin əksi baş verdikdə enerji itkiləri haqqında məlumat lazımdır. Əgər intensivliyin dəyişməsi siklikdirsə, remaqnitləşmə əyrisi (induksiyada dəyişikliklər) həmişə qapalı əyri kimi görünəcəkdir. Bu histerezis dövrəsidir. Sahə zəifdirsə, döngə daha çox ellipsə bənzəyir.
Gərginlik olduqdamaqnit sahəsi artır, bir-birinə bağlanmış bir sıra belə döngələr əldə edilir. Maqnitləşmə prosesində bütün vektorlar istiqamətləndirilir və sonunda texniki doyma vəziyyəti gələcək, material tamamilə maqnitləşəcəkdir. Doyma zamanı əldə edilən döngəyə həddi döngə deyilir, o, Bs induksiyasının (doyma induksiyası) əldə edilən maksimum dəyərini göstərir. Gərginlik azaldıqda, qalıq induksiya qalır. Həddindən artıq və aralıq vəziyyətdə olan histerezis dövrələrinin sahəsi enerjinin yayılmasını, yəni histerezis itkisini göstərir. Bu, ən çox maqnitləşmənin əks tezliyindən, materialın xüsusiyyətlərindən və həndəsi ölçülərdən asılıdır. Məhdudlaşdırıcı histerezis halqası sərt maqnit materiallarının aşağıdakı xüsusiyyətlərini müəyyən edə bilər: doyma induksiyası Bs, qalıq induksiya Bc və məcburiyyət qüvvəsi Hc.
Maqnitləşmə əyrisi
Bu əyri ən vacib xarakteristikadır, çünki maqnitləşmənin asılılığını və xarici sahənin gücünü göstərir. Maqnit induksiyası Tesla-da ölçülür və maqnitləşmə ilə əlaqədardır. Kommutasiya əyrisi əsasdır, bu, siklik remaqnitləşmə zamanı əldə edilən histerezis döngələrində zirvələrin yeridir. Bu, sahənin gücündən asılı olan maqnit induksiyasının dəyişməsini əks etdirir. Maqnit dövrəsi bağlandıqda, toroid şəklində əks olunan sahənin gücü xarici sahənin gücünə bərabərdir. Maqnit dövrəsi açıqdırsa, maqnitin uclarında demaqnitləşməni yaradan qütblər görünür. Aralarındakı fərqbu gərginliklər materialın daxili gərginliyini müəyyən edir.
Əsas əyridə ferromaqnitin tək kristalı maqnitləşdirildikdə fərqlənən xarakterik hissələr var. Birinci bölmədə əlverişsiz tənzimlənmiş domenlərin sərhədlərinin yerdəyişməsi prosesi göstərilir, ikincidə isə maqnitləşmə vektorları xarici maqnit sahəsinə doğru çevrilir. Üçüncü bölmə paraprosesdir, maqnitləşmənin son mərhələsidir, burada maqnit sahəsi güclü və yönləndirilir. Yumşaq və sərt maqnit materiallarının tətbiqi böyük ölçüdə maqnitləşmə əyrisindən alınan xüsusiyyətlərdən asılıdır.
keçiricilik və enerji itkisi
Gərginlik sahəsində materialın davranışını xarakterizə etmək üçün mütləq maqnit keçiriciliyi kimi anlayışdan istifadə etmək lazımdır. İmpuls, diferensial, maksimum, ilkin, normal maqnit keçiriciliyinin tərifləri var. Nisbi əsas əyri boyunca izlənilir, buna görə də bu tərif istifadə edilmir - sadəlik üçün. H=0 olduqda şərtlərdə maqnit keçiriciliyi ilkin adlanır və yalnız zəif sahələrdə, təxminən 0,1 vahidə qədər müəyyən edilə bilər. Maksimum, əksinə, ən yüksək maqnit keçiriciliyini xarakterizə edir. Normal və maksimum dəyərlər hər bir konkret halda prosesin normal gedişatını müşahidə etmək imkanı verir. Güclü sahələrdə doyma bölgəsində maqnit keçiriciliyi həmişə birliyə meyllidir. Bütün bu dəyərlər sərt maqnitin istifadəsi üçün lazımdırmateriallardan istifadə edin.
Maqnitləşmənin geri çevrilməsi zamanı enerji itkisi geri dönməzdir. Elektrik enerjisi materialda istilik kimi buraxılır və onun itkiləri dinamik itkilərdən və histerezis itkilərindən ibarətdir. Sonuncular, maqnitləşmə prosesi yeni başlayanda domen divarlarının yerini dəyişdirməklə əldə edilir. Maqnit materialı qeyri-bərabər bir quruluşa malik olduğundan, enerji mütləq domen divarlarının hizalanmasına sərf olunur. Və dinamik itkilər maqnit sahəsinin gücünün və istiqamətinin dəyişməsi anında baş verən burulğan cərəyanları ilə əlaqədar əldə edilir. Enerji eyni şəkildə yayılır. Burulğan cərəyanları ilə bağlı itkilər hətta yüksək tezliklərdə histerezis itkilərini də üstələyir. Həmçinin, intensivlik dəyişdikdən sonra maqnit sahəsinin vəziyyətində qalıq dəyişikliklər nəticəsində dinamik itkilər əldə edilir. Təsirdən sonrakı itkilərin miqdarı tərkibdən, materialın istilik müalicəsindən asılıdır, onlar xüsusilə yüksək tezliklərdə görünür. Sonrakı təsir maqnit özlülükdür və ferromaqnitlər impuls rejimində istifadə edildikdə bu itkilər həmişə nəzərə alınır.
Sərt maqnit materialların təsnifatı
Yumşaqlıq və sərtlikdən bəhs edən terminlər mexaniki xassələrə ümumiyyətlə aid edilmir. Bir çox sərt materiallar əslində maqnit cəhətdən yumşaqdır və mexaniki baxımdan yumşaq materiallar da olduqca sərt maqnitdir. Hər iki material qrupunda maqnitləşmə prosesi eyni şəkildə baş verir. Əvvəlcə domen sərhədləri dəyişdirilir, sonra fırlanma başlayırgetdikcə maqnitləşən sahə istiqamətində və nəhayət, paraproses başlayır. Və burada fərq yaranır. Maqnitləşmə əyrisi göstərir ki, sərhədləri hərəkət etdirmək daha asandır, daha az enerji sərf olunur, lakin fırlanma prosesi və paraproses daha çox enerji tələb edir. Yumşaq maqnit materialları sərhədlərin yerdəyişməsi ilə maqnitləşir. Sərt maqnit - fırlanma və paraproses səbəbindən.
Histerezis halqasının forması hər iki material qrupu üçün təxminən eynidir, doyma və qalıq induksiya da bərabərə yaxındır, lakin fərq məcburedici qüvvədə mövcuddur və o, çox böyükdür. Sərt maqnit materiallarında Hc=800 kA-m, yumşaq maqnit materiallarında isə cəmi 0,4 A-m var. Ümumilikdə fərq böyükdür: 2106 dəfə. Məhz buna görə də bu xüsusiyyətlərə əsaslanaraq belə bir bölgü qəbul edilmişdir. Baxmayaraq ki, bunun kifayət qədər şərti olduğunu etiraf etmək lazımdır. Yumşaq maqnit materialları hətta zəif maqnit sahəsində də doyura bilir. Onlar aşağı tezlikli sahələrdə istifadə olunur. Məsələn, maqnit yaddaş cihazlarında. Sərt maqnit materialları maqnitləşdirmək çətindir, lakin onlar maqnitləşməni çox uzun müddət saxlayırlar. Onlardan yaxşı daimi maqnitlər əldə edilir. Sərt maqnit materiallarının tətbiq sahələri çoxsaylı və genişdir, onlardan bəziləri məqalənin əvvəlində verilmişdir. Başqa bir qrup var - xüsusi məqsədlər üçün maqnit materialları, onların əhatə dairəsi çox dardır.
Sərtlik təfərrüatları
Artıq qeyd edildiyi kimi, sərt maqnit materialları geniş histerezis döngəsinə və böyük məcburedici qüvvəyə, aşağı maqnit keçiriciliyinə malikdir. Onlar verilən maksimum xüsusi maqnit enerjisi ilə xarakterizə olunurboşluq. Və "daha sərt" maqnit materialı, gücü nə qədər yüksəkdirsə, keçiricilik bir o qədər aşağı olur. Materialın keyfiyyətinin qiymətləndirilməsində ən mühüm rol xüsusi maqnit enerjisinə verilir. Daimi bir maqnit qapalı maqnit dövrəsi ilə praktik olaraq kosmosa enerji vermir, çünki bütün qüvvə xətləri nüvənin içərisindədir və onun xaricində heç bir maqnit sahəsi yoxdur. Daimi maqnitlərin enerjisindən maksimum istifadə etmək üçün qapalı maqnit dövrəsinin daxilində ciddi şəkildə müəyyən edilmiş ölçüdə və konfiqurasiyada hava boşluğu yaradılır.
Zaman keçdikcə maqnit "qocalır", onun maqnit axını azalır. Bununla belə, belə yaşlanma həm geri dönməz, həm də geri dönə bilən ola bilər. Sonuncu halda, onun qocalmasının səbəbləri şoklar, şoklar, temperaturun dəyişməsi, daimi xarici sahələrdir. Maqnit induksiyası azalır. Ancaq yenidən maqnitləşdirilə bilər, beləliklə, əla xüsusiyyətlərini bərpa edir. Amma daimi maqnit hər hansı struktur dəyişikliyə məruz qalıbsa, yenidən maqnitləşmə kömək etməyəcək, yaşlanma aradan qaldırılmayacaq. Ancaq onlar uzun müddət xidmət edirlər və sərt maqnit materiallarının məqsədi böyükdür. Nümunələr sözün əsl mənasında hər yerdə var. Bu, yalnız daimi maqnitlər deyil. Bu, məlumatın saxlanması, yazılması üçün bir materialdır - həm səs, həm rəqəmsal, həm də video. Lakin yuxarıda göstərilənlər sərt maqnit materiallarının tətbiqinin yalnız kiçik bir hissəsidir.
Tökmə sərt maqnit materialları
İstehsal üsuluna və tərkibinə görə bərk maqnit materialları tökmə, toz və s. Onlar ərintilərə əsaslanır.dəmir, nikel, alüminium və dəmir, nikel, kob alt. Bu kompozisiyalar daimi bir maqnit əldə etmək üçün ən əsasdır. Onlar dəqiqliyə aiddir, çünki onların sayı ən ciddi texnoloji amillərlə müəyyən edilir. Tökmə sərt maqnit materialları ərintinin çökmə ilə bərkidilməsi zamanı əldə edilir, burada soyuma ərimədən parçalanmanın başlanğıcına qədər hesablanmış sürətlə baş verir və bu, iki mərhələdə baş verir.
Birincisi - tərkibi aydın maqnit xüsusiyyətləri ilə təmiz dəmirə yaxın olduqda. Sanki tək domen qalınlığında lövhələr görünür. İkinci faza isə tərkibində nikel və alüminiumun aşağı maqnit xüsusiyyətlərinə malik olduğu intermetal birləşməyə daha yaxındır. Qeyri-maqnit fazasının böyük bir məcburiyyət qüvvəsi olan güclü maqnit daxilolmaları ilə birləşdiyi bir sistem ortaya çıxdı. Lakin bu ərinti maqnit xüsusiyyətlərinə görə kifayət qədər yaxşı deyil. Ən çox yayılmış başqa bir tərkibdir, ərintilidir: dəmir, nikel, alüminium və ərintilər üçün kob alt ilə mis. Kob altsız ərintilərin maqnit xüsusiyyətləri daha aşağıdır, lakin onlar daha ucuzdur.
Poz sərt maqnit materialları
Toz materialları miniatür, lakin mürəkkəb daimi maqnitlər üçün istifadə olunur. Bunlar metal-keramika, metal-plastik, oksid və mikrotozdur. Sermet xüsusilə yaxşıdır. Maqnit xüsusiyyətlərinə görə, tökmələrdən bir qədər aşağıdır, lakin onlardan bir qədər bahadır. Keramika-metal maqnitləri heç bir bağlayıcı material olmadan metal tozların preslənməsi və çox yüksək temperaturda sinterlənməsi ilə hazırlanır. Tozlar istifadə olunuryuxarıda təsvir edilən ərintilərlə, həmçinin platin və nadir torpaq metallarına əsaslanan ərintilərlə.
Mexanik möhkəmlik baxımından toz metallurgiyası tökmədən üstündür, lakin metal keramika maqnitlərinin maqnit xüsusiyyətləri hələ də tökmə maqnitlərdən bir qədər aşağıdır. Platin əsaslı maqnitlər çox yüksək məcburiyyət gücü dəyərlərinə malikdir və parametrlər yüksək sabitdir. Uran və nadir torpaq metalları ilə ərintilər maksimum maqnit enerjisinin rekord dəyərlərinə malikdir: limit dəyəri kvadrat metr üçün 112 kJ-dir. Belə ərintilər, tozun ən yüksək sıxlığa qədər soyuq basması ilə əldə edilir, sonra briketlər maye fazanın iştirakı ilə sinterlənir və çoxkomponentli bir tərkibə dökülür. Sadə tökmə ilə komponentləri bu qədər qarışdırmaq mümkün deyil.
Digər sərt maqnit materiallar
Sərt maqnit materiallarına yüksək ixtisaslaşdırılmış məqsədli materiallar da daxildir. Bunlar elastik maqnitlər, plastik deformasiyaya uğrayan ərintilər, məlumat daşıyıcıları üçün materiallar və maye maqnitlərdir. Deformasiya edilə bilən maqnitlər əla plastik xüsusiyyətlərə malikdir, onlar hər cür mexaniki emallara - ştamplama, kəsmə, emal üçün mükəmməl şəkildə borc verirlər. Ancaq bu maqnitlər bahadır. Mis, nikel və dəmirdən hazırlanmış kunife maqnitləri anizotropdur, yəni yuvarlanma istiqamətində maqnitlənir, ştamplama və məftil şəklində istifadə olunur. Kob alt və vanadiumdan hazırlanmış Vikalloy maqnitləri yüksək möhkəmlikli maqnit lenti, həmçinin məftil şəklində hazırlanır. Bu kompozisiya ən mürəkkəb konfiqurasiyaya malik çox kiçik maqnitlər üçün yaxşıdır.
Elastik maqnitlər - rezin əsasda, içərisindəDoldurucu sərt maqnit materialının incə tozudur. Çox vaxt barium ferritdir. Bu üsul yüksək istehsal qabiliyyəti ilə tamamilə hər hansı bir formada məhsul əldə etməyə imkan verir. Onlar da qayçı ilə mükəmməl kəsilir, əyilmiş, möhürlənmiş, bükülmüşdür. Onlar daha ucuzdur. Maqnit rezin kompüterlər, televizorlar, düzəldici sistemlər üçün maqnit yaddaş vərəqləri kimi istifadə olunur. İnformasiya daşıyıcıları kimi maqnit materialları bir çox tələblərə cavab verir. Bu, yüksək səviyyəli qalıq induksiya, özünü demaqnitləşdirmənin kiçik bir təsiri (əks halda məlumat itiriləcək), məcburiyyət qüvvəsinin yüksək dəyəri. Və qeydlərin silinməsi prosesini asanlaşdırmaq üçün bu gücün sadəcə kiçik bir hissəsi lazımdır, lakin bu ziddiyyət texnologiyanın köməyi ilə aradan qaldırılır.
