المركبات المغناطيسية الناعمة
يلعب سمك المواد المغناطيسية الناعمة دورًا مهمًا في تقليل فقد التيار الدوامي، وبالتالي يجب تصنيع السبائك المغناطيسية الناعمة على شكل تصفيح رقيق للاستخدامات الديناميكية. إذا قمنا بتفكيك البعدين الآخرين للشريط المغناطيسي الناعم، أي أننا نستخدم السبائك المغناطيسية الناعمة في شكل مساحيق، فيمكن تقليل خسائر التيار الدوامي بشكل أكبر، ويمكن استخدام المكونات المصنوعة بواسطتها بمستويات أعلى بكثير الترددات. ولتحقيق هذا الاستخدام، يتم تحضير مساحيق السبائك أولاً (في معظم الحالات بطرق الانحلال)، ثم يجب تغليف الجزيئات بطبقة عازلة، وبعد ذلك، يتم خلط المساحيق مع كمية صغيرة من مادة التشحيم وضغطها بدرجة مكثفة. ضغط 600-800 ميجا باسكال إلى الشكل النهائي. تسمى المنتجات المغناطيسية الناعمة التي يتم تصنيعها بواسطة هذه العمليات بالمركبات المغناطيسية الناعمة (SMCs) أو نوى المسحوق. ميزة أخرى للSMCs هي أنه يمكن تصنيعها في نوى مختلفة ذات شكل خاص والتي بالكاد يتم تصنيعها بواسطة طرق تكديس التصفيح التقليدية، والتي تستفيد من التصميم الجديد للأجهزة الكهرومغناطيسية. العيب الرئيسي في SMCs هو أن نفاذيتها منخفضة نسبيًا. في الوقت الحاضر يتم تصنيع SMCs الأكثر شيوعًا بواسطة مساحيق Fe وFe-Si وFe-Si-Al وFe-Ni والسبائك غير المتبلورة والبلورية النانوية، إلخ.
فريتات ناعمة
جميع المواد المغناطيسية اللينة المذكورة أعلاه هي معادن، لذلك لا يمكن تجنب تأثير التيار الدوامي. تتميز الفريتات الناعمة بكونها مركبات أيونية ولها مقاومية أعلى بعدة مرات من مقاومة المواد المغناطيسية المعدنية اللينة. لذلك، بالنسبة للتطبيقات ذات التردد الذي يصل إلى 1 ميجاهرتز، فإن الفريت الناعم هو أفضل الخيارات فيما يتعلق بفقد الطاقة. العيب الرئيسي للفريت الناعم هو أن BS منخفض نسبيًا. هناك نوعان من الفريت الناعم الأكثر شيوعًا هما فريت Mn-Zn ((Mn, Zn)Fe2O4) وفريت Ni-Zn ((Ni, Zn)Fe2O4). يتم استخدام حديديت Mn-Zn بشكل شائع تحت 1 ميجاهرتز، في حين يمكن استخدام فريت Ni-Zn عند ترددات أعلى بكثير، ولكن BS والنفاذية للأخيرة أقل.
الحديد والفولاذ منخفض الكربون
قد يكون الحديد والفولاذ منخفض الكربون أكثر المواد المغناطيسية الناعمة شيوعًا وأرخصها. لديهم قيمة عالية جدًا تبلغ BS ~ 2.15 T، وهي أقل شأناً من سبائك Fe-Co باهظة الثمن. لكن مقاوماتها منخفضة نوعًا ما، مما يحد من استخدامها في التطبيقات الديناميكية. عادةً ما يتم استخدام الحديد والفولاذ منخفض الكربون في التطبيقات الثابتة/منخفضة التردد، مثل قلب المغناطيس الكهربائي، والمرحلات، وبعض المحركات منخفضة الطاقة التي تمثل تكلفة المواد مصدر القلق الرئيسي لها.
سبائك الحديد والسيليكون
إن إضافة القليل من السيليكون إلى الحديد سيزيد من مقاومته بشكل ملحوظ، وبالتالي فهو مفيد جدًا في تثبيط فقدان التيار الدوامي. على الرغم من الانخفاض الطفيف في مغنطة التشبع ودرجة حرارة كوري، تُستخدم سبائك Fe-Si على نطاق واسع في الآلات الكهربائية التي تعمل بتردد يتراوح من 50 هرتز إلى عدة مئات هرتز. لمزيد من تقليل فقدان التيار الدوامي، غالبًا ما يتم دحرجة سبائك Fe-Si على شكل شرائح رفيعة. سمك سبائك Fe-Si الأكثر شيوعًا يساوي أو أقل من 0.35 مم. اعتمادًا على ظروف الدرفلة والمعالجة الحرارية، يمكن تصنيف سبائك Fe-Si على أنها موجهة نحو الحبوب (GO) وغير موجهة (NO). يتم استخدام GO Fe-Si للمحولات، في حين يتم استخدام NO Fe-Si للمحركات الكهربائية.
سبائك الحديد والنيكل
يمكن إضافة النيكل إلى الحديد لتكوين محاليل صلبة موحدة في نطاق تركيب واسع يصل إلى 35 بالوزن. % إلى 80 بالوزن. % ني. تم تسمية السبائك ذات التركيب القريب من Fe20Ni80 باسم Permalloy (في الوقت الحاضر يميل الناس إلى تسمية جميع سبائك الحديد والنيكل التي تحتوي على نسبة نيكل أعلى من 35% بالوزن باسم Permalloy). عادةً ما تتم إضافة محتوى بسيط من عناصر أخرى مثل Mo وCu وCr لتحسين الخواص المغناطيسية للبيرمالوي. تتم معالجتها عن طريق تعديل التركيب الدقيق والمعالجة الحرارية، ويمكن أن تكون البيرمالوي واحدة من أنعم المواد المغناطيسية في العالم، والتي يمكن أن تصل نفاذيتها إلى 1 200 000. أحد عيوب Permalloys هو مغنطة التشبع، والتي تبلغ حوالي 0.8 طن فقط، وهي أقل بكثير من سبائك الحديد وFe-Si. مع انخفاض محتوى النيكل، سيزداد BS أولاً، ليصل إلى الحد الأقصى 1.6T عند حوالي 48 وزنًا من النيكل. %، ومع ذلك، فإن النفاذية لن تكون جيدة مثل السبائك التي تحتوي على نسبة عالية من النيكل. سبائك الحديد والنيكل هي السبائك المغناطيسية الأكثر تنوعًا، ويمكن ضبط خصائصها المغناطيسية عن طريق تعديل التركيب، والتليين المغناطيسي، والدرفلة الميكانيكية، وما إلى ذلك. كما تتميز سبائك الحديد والنيكل أيضًا بقابلية تشكيل جيدة جدًا، والتي يمكن دحرجتها إلى شرائح رقيقة تصل إلى 20 درجة. ميكرون. نتيجة لذلك، يمكن العثور على سبائك النيكل والحديد في تطبيقات واسعة مثل حماية المجال المغناطيسي، وقاطع الصدع الأرضي، وأجهزة الاستشعار المغناطيسية، ورأس التسجيل للأشرطة المغناطيسية، وإلكترونيات الطاقة، وما إلى ذلك.
سبائك الحديد والكوبالت
ستؤدي إضافة الكوبالت إلى الحديد إلى زيادة درجة حرارة كوري ودرجة حرارة BS. لمحتوى الكوبالت في حدود 33 بالوزن. ٪ إلى 50 بالوزن. %، يمكن أن يصل BS إلى 2.4T. على الرغم من أنها ليست ناعمة مثل سبائك الحديد والنيكل، إلا أن سبائك الحديد والكوبالت تمثل أعلى قيمة لـ BS بين جميع السبائك المغناطيسية الأخرى. لزيادة القابلية للتشكيل، 2 بالوزن. تتم إضافة نسبة الفاناديوم إلى سبيكة Fe50Co50، بحيث يمكن دحرجتها إلى سمك يصل إلى 50 ميكرون. يمكن أن تؤدي إضافة الفاناديوم أيضًا إلى زيادة مقاومة سبائك الحديد والكوبالت. نظرًا لأعلى BS، لا غنى عن سبائك الحديد والكوبالت في التطبيقات التي تتطلب نسبة طاقة عالية إلى الوزن، مثل المحركات والمحولات المستخدمة في الأجهزة المحمولة في الفضاء.
السبائك غير المتبلورة والنانوية البلورية
يمكن إنتاج السبائك غير المتبلورة، والتي تسمى أيضًا في كثير من الأحيان الزجاج المعدني، عن طريق التصلب السريع. لا يوجد ترتيب بعيد المدى للذرات في السبائك غير المتبلورة، لذلك تكون المقاومة عادة عالية، ولا يوجد تباين بلوري مغناطيسي. علاوة على ذلك، يمكن بسهولة إنتاج أشرطة غير متبلورة رفيعة تصل إلى حوالي 20 إلى 30 ميكرون عن طريق صب التدفق المستوي. كل هذه الخصائص تضمن أن تكون السبائك غير المتبلورة مرشحة ممتازة للمغناطيس الناعم. وفقًا للتركيبات، يمكن تصنيف معظم المغناطيسات الناعمة غير المتبلورة المتوفرة تجاريًا على أنها قاعدة Fe وقاعدة مشتركة و(Fe، Ni). بالنسبة لهذه الأنواع الثلاثة، يبلغ إجمالي محتوى Fe وCo وNi حوالي 75-90 بالوزن، والباقي عبارة عن أشباه فلزات وعناصر تشكل الزجاج مثل Si وB وP وC وZr وNb وMo. ، وما إلى ذلك. ومن بين هذه الأنواع، يتمتع القائم على الحديد بأعلى BS بحوالي 1.6 طن وأقل تكلفة. إن فقدان الحديد في السبائك غير المتبلورة القائمة على الحديد لا يمثل سوى ثلث فقدان الحديد Fe-Si. إذا كان من الممكن استبدال الفولاذ Fe-Si الموجود في محولات الطاقة بسبيكة غير متبلورة ذات قاعدة Fe، فيمكن توفير كمية هائلة من الطاقة الكهربائية، ولكن تكلفة المواد للأخيرة أعلى. عادةً ما تحتوي السبائك غير المتبلورة ذات الأساس المشترك على BS أقل من 0.8 T ولكن نفاذية أعلى بكثير وقيمة تقترب من الصفر من التضيق المغناطيسي، والتي يمكن مقارنتها مع أنعم السبائك الدائمة، ويمكن أن تؤدي أداء أفضل عند الترددات الأعلى بسبب مقاومتها العالية. تقدم السبائك غير المتبلورة (Fe، Ni) خصائص مغناطيسية متوسطة مقارنة مع الاثنين الآخرين.
