磁鋼一般是指鋁鎳鈷合金(磁鋼在英文中AlNiCo即鋁鎳鈷的縮寫(xiě)),磁鋼是由幾種硬的強(qiáng)金屬,如鐵與鋁、鎳、鈷等合成,有時(shí)是銅、鈮、鉭合成,用來(lái)制作超硬度永磁合金。
磁鋼原始的定義即是鋁鎳鈷合金(磁鋼在英文中AlNiCo即鋁鎳鈷的縮寫(xiě)),磁鋼是由幾種硬的強(qiáng)金屬,如鐵與鋁、鎳、鈷等合成,有時(shí)是銅、鈮、鉭合成,用來(lái)制作超硬度永磁合金(Any of several hard, strong alloys of iron, aluminum, nickel, cobalt and sometimes copper, niobium, or tantalum, used to make strong permanent magnets.)。其金屬成分的構(gòu)成不同,磁性能不同,從而用途也不同,主要用于各種傳感器、儀表、電子、機(jī)電、醫(yī)療、教學(xué)、汽車(chē)、航空、軍事技術(shù)等領(lǐng)域。鋁鎳鈷磁鋼是古老的一種磁鋼, 被人們稱(chēng)為天然磁體, 雖然他古老, 但他出色的對(duì)高溫的適應(yīng)性, 使其至今仍是重要的磁鋼之一.鋁鎳鈷可以在500℃以上的高溫下正常工作, 這是他的特點(diǎn), 另外抗腐蝕性能也比其他的磁體強(qiáng)。
鋁鎳鈷合金(Alnico)是一種鐵合金,除了鐵以外,還添加了鋁(Al)、鎳(Ni)、鈷(Co)以及少量其他增強(qiáng)磁性能的成分。鋁鎳鈷合金具有高矯頑性(coercivity),是很適合為磁鐵的材料。鋁鎳鈷合金堅(jiān)硬易脆,無(wú)法冷加工(cold work),必需用鑄造或者燒結(jié)(Sintering)處理制成。
舉一個(gè)中間性質(zhì)的各向異性鑄造鋁鎳鈷合金例子,Alnico-6的成分為8% Al、16% Ni、24% Co、3% Cu、1% Ti,其它都是Fe。Alnico-6的磁能積(BHmax)為3.9百萬(wàn)高斯-奧斯特(megagauss-oersted,MGOe),矯頑性為780 oersted ,居里溫度為860 °C,工作溫度為525 °C。
于1931年,日本材料專(zhuān)家Mishima發(fā)現(xiàn)了一種特定成分的鋁鎳鈷合金(58% Fe,30%Ni,12%Al),其矯頑性,是那時(shí)期的磁性鋼的兩倍。
具有寬磁滯回線、高矯頑力、高剩磁,一經(jīng)磁化即能保持恒定磁性的材料。又稱(chēng)硬磁材料。實(shí)用中,永磁材料工作于深度磁飽和及充磁后磁滯回線的第二象限退磁部分。常用的永磁材料分為鋁鎳鈷系永磁合金、鐵鉻鈷系永磁合金、永磁鐵氧體、稀土永磁材料和復(fù)合永磁材料。
①鋁鎳鈷系永磁合金。以鐵、鎳、鋁元素為主要成分,還含有銅、鈷、鈦等元素。具有高剩磁和低溫度系數(shù),磁性穩(wěn)定。分鑄造合金和粉末燒結(jié)合金兩種。20世紀(jì)30~60年代應(yīng)用較多,現(xiàn)多用于儀表工業(yè)中制造磁電系儀表、流量計(jì)、微特電機(jī)、繼電器等。
②鐵鉻鈷系永磁合金。以鐵、鉻、鈷元素為主要成分,還含有鉬和少量的鈦、硅元素。其加工性能好,可進(jìn)行冷熱塑性變形,磁性類(lèi)似于鋁鎳鈷系永磁合金,并可通過(guò)塑性變形和熱處理提高磁性能。用于制造各種截面小、形狀復(fù)雜的小型磁體元件。
③永磁鐵氧體。主要有鋇鐵氧體和鍶鐵氧體,其電阻率高、矯頑力大,能有效地應(yīng)用在大氣隙磁路中,特別適于作小型發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的永磁體。永磁鐵氧體不含貴金屬鎳、鈷等,原材料來(lái)源豐富,工藝簡(jiǎn)單,成本低,可代替鋁鎳鈷永磁體制造磁分離器、磁推軸承、揚(yáng)聲器、微波器件等。但其磁能積較低,溫度穩(wěn)定性差,質(zhì)地較脆、易碎,不耐沖擊振動(dòng),不宜作測(cè)量?jī)x表及有精密要求的磁性器件。
磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)
戰(zhàn)國(guó)時(shí)代我們的先人已經(jīng)積累了許多這方面的認(rèn)識(shí),在探尋鐵礦時(shí)常會(huì)遇到磁鐵礦,即磁石(主要成分是四氧化三鐵)。這些發(fā)現(xiàn)很早就被記載下來(lái)了。《管子》的數(shù)篇中早記載了這些發(fā)現(xiàn):“山上有磁石者,其下有金銅?!?
文獻(xiàn)記載
其他古籍如《山海經(jīng)》中也有類(lèi)似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發(fā)現(xiàn),《呂氏春秋》九卷精通篇就有:“慈招鐵,或引之也?!蹦菚r(shí)的人稱(chēng)“磁”為“慈”他們把磁石吸引鐵看作慈母對(duì)子女的吸引。并認(rèn)為:“石是鐵 的母親,但石有慈和不慈兩種,慈愛(ài)的石頭能吸引他的子女,不慈的石頭就不能吸引了?!?漢以前人們把磁石寫(xiě)做“慈石”,是慈愛(ài)石頭的意思。
又北三百二十里,曰灌題之山,其上多樗柘,其下多流沙,多砥。有獸焉,其狀如牛而白尾,其音如訆,名曰那父。有鳥(niǎo)焉,其狀如雌雉而人面,見(jiàn)人則躍,名曰竦斯,其鳴自呼也。匠韓之水出焉,而西流注于泑澤,其中多磁石。