Алнико сплав: състав, свойства и приложение на постоянните магнити

Alnico е вид сплав, съставена от желязо с алуминий (Al), никел (Ni) и кобалт (Co). Наименованието е акроним от Al-Ni-Co. Alnico може да съдържа и мед, а понякога и титан.

Сплавите Alnico са феромагнитни (механизъм, чрез който някои материали образуват постоянни магнити). Сплавите Alnico имат и висока коерцитивност (не губят лесно своя магнетизъм) и се използват за направата на постоянни магнити. Преди да бъдат разработени редкоземни магнити през 70-те години на миналия век, алниковите магнити са били най-силните видове магнити. Разработването на Alnico започва, когато Т. Мишима в Япония установява, че сплав от желязо, никел и алуминий има двойно по-голяма коерцитивност от най-добрите магнити по това време. (коерцитивността на Alnico е 400 оерстеда).

Състав и видове

Alnico сплавите са основани на желязо, към което се добавят алуминий, никел и кобалт. Освен основните компоненти, в различните марки на Alnico често се включват и малки количества мед, титан или други елементи за промяна на магнитните и механични свойства. Съществуват няколко стандартизирани марки (обикновено означавани като Alnico 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и др.), които се различават по съотношенията на компонентите и съответно по магнитни характеристики като остатъчна индукция и коерцитивност.

Магнитни и физични свойства

• Феромагнитност и остатъчен магнитизъм: Alnico притежава висока остатъчна индукция (Br), което дава добър постоянен магнитен момент.
• Коерцитивност: Alnico има умерена до висока коерцитивност (в историческите източници често се посочва стойност около 400 oersted за ранните разработки), но значително по-ниска от съвременните редкоземни магнити.
• Температурна устойчивост: Alnico има много висока температура на Кюри (напр. от порядъка на няколкостотин градуса Целзий), което го прави подходящ за приложения при високи температури, където магнитите на основа редкоземни материали губят характеристиките си.
• Енергийна плътност (BHmax): максималният енергиен продукт е умерен и е значително по-нисък от този на NdFeB или SmCo магнити; въпреки това за много приложения Br и температурната стабилност на Alnico са достатъчни.
• Механични свойства: сплавите са твърди и крехки — лесно се чупят при удар, затова се обработват със специални методи (електроерозионно рязане, шлайфане).

Производство и обработка

Alnico се произвежда главно чрез отгряване и отливане или чрез прахова металургия (синтероване). За постигане на силна магнитна анизотропия и по-добра коерцитивност се използват процеси като насочено охлаждане или магнетно поле по време на термична обработка. Типични стъпки включват стопяване, отливане или пресоване, термична обработка (рекристализация, отлежаване) и накрая намагнитване в силно външно магнитно поле. Поради крехкостта, обработката често става чрез шлифоване или електроерозионни методи.

Приложения

Поради комбинацията от добра остатъчна индукция и отлична температурна стабилност, Alnico магнити са били и все още са използвани в редица приложения:

• музикални инструменти (магнитни пикапи за китари),
• динамични високоговорители и микрофони,
• сензори и релета,
• измервателни уреди и компенсатори,
• индустриални държачи и магнитни повдигачи,
• електрически двигатели и генератори (особено в приложения с висока температура),
• космически и авиационни прибори, където температурната стабилност е критична.

Предимства и ограничения

• Предимства: много добра температурна устойчивост, стабилност на магнитните свойства във времето, добра остатъчна индукция, относителна устойчивост към корозия в някои условия.
• Ограничения: сравнително нисък енергиен продукт спрямо редкоземните магнити (ограничен върху маса/обем), крехкост и по-висока цена при съдържание на големи количества кобалт. Поради появата на мощни NdFeB и SmCo магнити, Alnico е загубил някои от широкоразпространените си приложения, но все още остава незаменим в области с високи работни температури и специфични изисквания.

Грижа и безопасност

Alnico магнитите са крехки и могат да се напукат при удар или при контакт помежду си. При работа с големи магнити трябва да се внимава за опасност от прихващане и прищипване на пръсти, както и за възможно повлияване на електронни устройства. За специфични приложения често се използва механично закрепване или покритие за защита от корозия.

В обобщение, Alnico остава важен тип постоянни магнити със специфични предимства — особено висока температурна стабилност и надеждност — които го правят подходящ за специализирани индустриални и научни приложения.

Въпроси и отговори

Въпрос: Какво е алнико?

В: От какво произлиза името alnico?

В: Какви други елементи могат да присъстват в alnico?

В: Какви свойства притежават сплавите alnico?

В: Какво е коерцитивност?

Въпрос: Кой е бил най-силният вид магнит, преди да бъдат разработени редкоземните магнити?

Въпрос: Кога и от кого е разработен алнико магнитът?

Търсене по буква