Alnico magnēti: sakausējums, īpašības un pielietojums
Alnico ir sakausējuma veids, kas sastāv no dzelzs, alumīnija (Al), niķeļa (Ni) un kobalta (Co). Nosaukums ir akronīms no Al-Ni-Co. Alnico var saturēt arī varu un dažreiz arī titānu.
Alnico sakausējumi ir feromagnētiski (mehānisms, ar kura palīdzību daži materiāli veido pastāvīgus magnētus). Alnico sakausējumiem ir arī augsta koercivitāte (tie viegli nezaudē savu magnētismu), un tos izmanto pastāvīgo magnētu izgatavošanai. Pirms 20. gadsimta 70. gados tika izstrādāti retzemju magnēti, alnico magnēti bija visstiprākais magnētu veids. Alnico sāka izstrādāt, kad T. Mišima Japānā atklāja, ka dzelzs, niķeļa un alumīnija sakausējumam ir divreiz lielāka koercivitāte nekā tā laika labākajiem magnētiem. (Alnico koercivitāte ir 400 Oerstedu).
Īpašības
Alnico magnēti izceļas ar vairākiem raksturīgiem parametriem:
- Augsta remanence: tie spēj saglabāt spēcīgu pastāvīgo magnetisku lauku.
- Salīdzinoši zema koercivitāte pret retzemju magnētiem: alnico ir stabilāki par daudziem vecākiem magnētiem, bet retzemju sakausējumi (piem., NdFeB, SmCo) nodrošina daudz lielāku koercivitāti un BHmaks vērtības.
- Augsta darba temperatūra un Curie temperatūra: alnico labi saglabā magnetiskas īpašības augstākās temperatūrās, kas tos padara par piemērotu izvēli augstas temperatūras pielietojumiem.
- Labas magnētiskās formas: pieejami gan anisotropiski (virzienā orientēti) modeļi, gan izotropiski, ļaujot ražot magnētus ar konkrētām laukuma īpašībām.
- Trauslums un mehāniskās īpašības: tie ir salīdzinoši trausli sakausējumi un tos parasti griež vai slīpē, nevis frēzē.
Veidi un ražošanas tehnoloģijas
Alnico magnētus ražo galvenokārt divos veidos: liešanas (cast) un sinterēšanas (sintered). Anizotropiskos alnico bieži ražo, kontrolējot kristalizāciju tā, lai radītu virziena magnētiskos reģionus — tas palielina to koercivitāti un anizotropiju. Pēc liešanas parasti tiek veikta termiskā apstrāde (piemēram, kalšana un kalcinēšana), lai optimizētu magnētiskās īpašības.
Pielietojums
Alnico magnētus plaši izmanto dažādās nozarēs, īpaši tur, kur nepieciešama labā temperatūras stabilitāte vai spēcīgs pastāvīgais lauks ar salīdzinoši vienkāršu magnētisko profilu. Tipiski pielietojumi:
- Audio iekārtas un skaļruņu magnēti, tostarp ģitāru pikapi.
- Sensoru un mērierīču komponenti, kur nepieciešama stabilitāte temperatūras svārstību apstākļos.
- Elektromotori, ģeneratori un rotori dažos speciālajos risinājumos.
- Tvertnes, stiprinājumi un magnētiskie turētāji rūpnieciskajās iekārtās.
- Vēsturiskas vai klasiskas ierīces, kur nepieciešams autentisks magnēta tips.
Priekšrocības un ierobežojumi
- Priekšrocības: liela temperatūras stabilitāte, labi magnetiskie lauka parametri, ilgs kalpošanas laiks, relatīvi viegla magnetizācija ražošanas procesā.
- Ierobežojumi: zemāka koercivitāte un BHmaks salīdzinājumā ar modernajiem retzemju magnētiem; trauslums un ierobežotas mehāniskās apstrādes iespējas; retzemju magnēti šobrīd bieži izvēlēti, ja nepieciešama maksimāla laukuma intensitāte mazos izmēros.
Rūpēšanās, drošība un uzglabāšana
Alnico magnēti parasti nav ļoti jutīgi pret koroziju, tomēr ilgstošā mitrumā vai agresīvā vidē var ieteikt izmantot pārklājumus vai aizsargājošas apstrādes. Tā kā magnēti ir trausli, jāizvairās no sitieniem un kritieniem, kas var radīt plaisas. Spēcīgu magnētu tuvumā jāievēro piesardzība ar elektroniku, kredītkaršu datiem un citām magnētiskām ierīcēm.
Kopumā alnico ir klasisks magnētu materiāls ar konkrētām priekšrocībām augstām darba temperatūrām un stabilitātei, taču mūsdienās to bieži aizstāj retzemju sakausējumi, ja nepieciešama maksimāla magnētiskā jauda kompaktā izmērā.
No Alnico 5 izgatavots aptuveni 1 collas augsts "zemakmens magnēts". Metāla stienis (apakšā) ir turētājs. Kad magnēts netiek lietots, to novieto pāri poliem, un tas palīdz saglabāt magnetizāciju.
Īpašības
Alnico sakausējumus var padarīt par magnētiem, izmantojot spēcīgus magnētiskos laukus. Retzemju magnēti, piemēram, neodīma un samārija kobalta magnēti, ir vienīgie viegli atrodamie magnēti, kas ir spēcīgāki par alnico magnētiem. Alnico magnēti rada ļoti spēcīgus magnētiskos laukus pie saviem poliem (pols ir viens no diviem magnēta galiem), kas sasniedz pat 1500 gausus (0,15 tesla, kas ir aptuveni 3000 reižu spēcīgāks par Zemes magnētisko lauku.
Dažu veidu alnico magnēti ir izotropi (īpašības ir vienādas visos virzienos), un tos var pareizi magnetizēt visos virzienos. Citiem tipiem, piemēram, alnico 5 un alnico 8, ir anizotropi (īpašības mainās, mainoties virzienam), un tiem ir vēlamais virziens (viens virziens ir labāks nekā citi virzieni) magnetizācijai. Anizotropie alnico sakausējumi veido spēcīgākus magnētus vēlamajā virzienā nekā izotrops alnico sakausējums.
Alnico magnēti ir vienīgie magnēti, kuriem ir derīgs magnētisms pat tad, kad tie ir karsti.
2008. gadā Alnico magnētu cena bija aptuveni 44 $/kg (20 $ par mārciņu).
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir alnico?
A: Alnico ir sakausējuma veids, kas sastāv no dzelzs, alumīnija, niķeļa un kobalta.
J: No kā cēlies alnico nosaukums?
A: Nosaukums alnico ir akronīms, kas atvasināts no tā sastāvā esošajiem elementiem: Al, Ni un Co.
J: Kādi vēl elementi var būt alnico sastāvā?
A: Alnico sastāvā var būt varš un dažreiz arī titāns.
J: Kādas īpašības piemīt alnico sakausējumiem?
A: Alnico sakausējumi ir feromagnētiski, tiem ir augsta koercivitāte, un tos izmanto pastāvīgo magnētu izgatavošanai.
J: Kas ir koercivitāte?
A: Koercivitāte norāda, cik izturīgs ir materiāls pret magnētisma zudumu.
J: Kāds bija spēcīgākais magnēts, pirms tika izstrādāti retzemju magnēti?
A: Alnico magnēti bija spēcīgākais magnētu veids, pirms tika izstrādāti retzemju magnēti.
J: Kad un kas izstrādāja alnico magnētus?
Alnico 1931. gadā Japānā izstrādāja T. Mišima, kurš atklāja, ka dzelzs, niķeļa un alumīnija sakausējumam ir divreiz lielāka koercizivitāte nekā tā laika labākajiem magnētiem.
