Materiały magnetycznie twarde

Materiały magnetycznie twarde – umowna grupa materiałów wykazujących własności ferromagnetyczne, dla których wartość natężenia koercji H_C jest powyżej 10 kA/m (typowo powyżej 100 kA/m, do 24 MA/m). Materiały magnetycznie twarde nazywane są również magnesami trwałymi.

Własności magnetyczne

Energia magnetyczna magnesu (czerwona krzywa), obliczona jako iloczyn indukcji magnetycznej B i natężenia pola magnetycznego H dla krzywej odmagnesowania (niebieska krzywa) przechodzącej przez punkty remanencji B_r i koercji _BH_C. Punkty B_a i H_a wyznaczają optymalny punkt pracy magnesu dla którego energia magnetyczna przyjmuje maksimum

Pętla histerezy materiału magnetycznie twardego jest stosunkowo "szeroka" z uwagi na duże wartości H_C.

Pożądanymi parametrami materiału magnetycznie twardego są:

• duża wartość remanencji (indukcji szczątkowej), pozwalająca uzyskać siły mechanicznej (proporcjonalnej do kwadratu indukcji)
• duże natężenie koercji, pozwalające na uzyskanie jak największej energii magnetycznej
• odpowiednie własności mechaniczne (w zależności od zastosowania)
• odporność na korozję

Zastosowanie

Magnetyki twarde stosuje się wszędzie tam, gdzie wymagane jest silne stałe pole lub indukcja magnetyczna. Do najprostszych zastosowań należą wykorzystania siły mechanicznego przyciągania ozdobnych magnesów na chłodziarkach lub zapięć w damskich torebkach.

Wykorzystuje się je również w silnikach lub generatorach synchronicznych (szczególnie w elektrowniach wiatrowych) oraz w siłownikach elektromagnetycznych lub czujnikach.

Przykłady materiałów

Jest kilka grup magnetyków twardych:

• stopy metali ferromagnetycznych, np. Alnico zawierające Fe, Co, Ni, Al, Cu
• twarde ferryty, o składzie MOFe₁₂O, gdzie MO jest zwykle tlenkiem baru lub strontu
• magnesy na bazie metali ziem rzadkich, przykładowe składy chemiczne to: Nd₂Fe₁₄B, SmCo₅.