Curietemperatur und Arbeitstemperatur von magnetischem Stahl
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Wenn es um die Beziehung zwischen Temperatur und Magnetismus geht, müssen wir zunächst ein Konzept verstehen – die Curietemperatur. Kommt Ihnen das Wort Curie bekannt vor? Dieses Konzept hat eine gewisse Verbindung zu Madame Curie. Vor über 200 Jahren entdeckte ein berühmter Physiker in seinem Labor eine physikalische Eigenschaft von Magneten: Wenn ein Magnet auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird, verschwindet sein ursprünglicher Magnetismus. Dieser große Physiker war Pierre Curie, der Ehemann von Marie Curie. Später nannte man diese Temperatur Curiepunkt, auch bekannt als Curietemperatur (Tc) oder magnetischer Übergangspunkt. Definition: Die Curietemperatur ist die Temperatur, bei der ein magnetisches Material zwischen ferromagnetisch und paramagnetisch übergeht. Liegt die Temperatur unter der Curietemperatur, wird das Material ferromagnetisch, und liegt die Temperatur über der Curietemperatur, wird das Material paramagnetisch. Die Höhe des Curiepunkts hängt mit der Zusammensetzung und Kristallstruktur der Substanz zusammen. Temperatur höher als Curietemperatur: Die Moleküle im Inneren des Magneten bewegen sich heftig, die magnetischen Domänen werden zerstört und eine Reihe von ferromagnetischen Eigenschaften, die mit den magnetischen Domänen zusammenhängen, wie hohe magnetische Permeabilität, Hystereseschleife, Magnetostriktion usw., verschwinden vollständig. Der Magnet zeigt ein irreversibles Entmagnetisierungsphänomen. Nach der Entmagnetisierung kann er erneut magnetisiert werden, aber die Magnetisierungsspannung muss viel höher sein als die Spannung während der ersten Magnetisierung, und das Magnetfeld nach der Magnetisierung erreicht möglicherweise nicht das ursprüngliche Niveau.
Die Curietemperatur ist in praktischen Anwendungen von großer Bedeutung. Beim Auswahlprozess magnetischer Materialien, insbesondere weichmagnetischer Materialien, für Geräte, deren Ferromagnetismus bei bestimmten Temperaturen erhalten bleiben muss, kann die Wahl von Materialien mit geeigneter Curietemperatur die Stabilität und Zuverlässigkeit der Geräte verbessern.
Arbeitstemperatur
Die Arbeitstemperatur (Tw) bezieht sich auf den Temperaturbereich, dem ein Magnet in praktischen Anwendungen standhalten kann. Unterschiedliche Substanzen haben aufgrund ihrer unterschiedlichen thermischen Stabilität unterschiedliche Arbeitstemperaturen. Die maximale Arbeitstemperatur von magnetischem Stahl ist viel niedriger als die Curietemperatur. Innerhalb der Arbeitstemperatur nimmt die Magnetkraft mit zunehmender Temperatur ab, aber der größte Teil davon kann nach dem Abkühlen wiederhergestellt werden. Die Beziehung zwischen Arbeitstemperatur und Curietemperatur: Je höher die Curietemperatur, desto höher die Arbeitstemperatur des magnetischen Materials und desto besser die Temperaturstabilität. Das Hinzufügen von Elementen wie Kobalt, Terbium und Dysprosium zu gesinterten Neodym-Eisen-Bor-Rohstoffen kann deren Curietemperatur erhöhen, sodass Dysprosium häufig in Produkten mit hoher Koerzitivkraft (H, SH, ...) vorhanden ist. Derselbe Magnettyp, verschiedene Güten und Güten haben aufgrund von Unterschieden in Zusammensetzung und Struktur eine unterschiedliche Temperaturbeständigkeit. Am Beispiel von Neodym-Eisen-Bor liegt die maximale Arbeitstemperatur von magnetischem Stahl verschiedener Güten zwischen 80 °C und 230 °C.
Mehrere Faktoren beeinflussen die tatsächliche Arbeitstemperatur von magnetischem Stahl: 1. Form und Größe des magnetischen Stahls (d. h. Längenverhältnis, auch als magnetischer Permeabilitätskoeffizient Pc bezeichnet) haben einen erheblichen Einfluss auf die tatsächliche maximale Arbeitstemperatur. Nicht alle magnetischen Stähle aus Neodym-Eisen-Bor der H-Serie können bei einer Temperatur von 120 °C ohne Entmagnetisierung betrieben werden. Magnete einiger Größen können bei Raumtemperatur entmagnetisiert werden, daher ist es notwendig, die Koerzitivkraft zu erhöhen, um die tatsächliche maximale Arbeitstemperatur zu verbessern. Der Schließungsgrad des magnetischen Kreislaufs beeinflusst auch die tatsächliche maximale Betriebstemperatur des Magneten. Je näher der Arbeitsmagnetkreis desselben Magneten ist, desto höher ist die maximale Betriebstemperatur des Magneten und desto stabiler ist die Leistung des Magneten. Die maximale Betriebstemperatur eines Magneten ist also kein fester Wert, sondern variiert mit dem Schließungsgrad des magnetischen Kreislaufs.