Mágneses tulajdonságok

Hasonló dokumentumok
Mágneses tér anyag kölcsönhatás leírása

Az anyagok mágneses tulajdonságai

Mágneses tér anyag kölcsönhatás leírása

Anyagszerkezettan és anyagvizsgálat 2015/16. Mágneses anyagok. Dr. Szabó Péter János

Anyagtudomány MÁGNESES ANYAGOK GERZSON MIKLÓS

Az anyagok mágneses tulajdonságai

Optikai alapfogalmak. Az elektromágneses spektrum. n = c vákuum /c közeg. Fény: transzverzális elektromágneses hullám. (n 1 n 2 ) 2 R= (n 1 + n 2 ) 2

Szilárdtestek mágnessége. Mágnesesen rendezett szilárdtestek

N I. 02 B. Mágneses anyagvizsgálat G ép A mérés dátuma: A mérés eszközei: A mérés menetének leírása:

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK. Anyagismeret 2016/17. Szilárdságnövelés. Dr. Mészáros István Az előadás során megismerjük

Villamos gépek működése

Az elektromágneses tér energiája

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 5. Általános anyagszerkezeti ismeretek Fémek, ötvözetek

XII. előadás április 29. tromos

Szilárdság (folyáshatár) növelési eljárások

Vezetési jelenségek, vezetőanyagok

Optika Gröller BMF Kandó MTI. Optikai alapfogalmak. Fény: transzverzális elektromágneses hullám. n = c vákuum /c közeg. Optika Gröller BMF Kandó MTI

Mágnesség mágnes ferromágneses ferrimágneses domé- nekben remanencia koercitív

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata 4. félév

Szupravezetés. Mágneses tér mérő szenzorok (DC, AC) BME, Anyagtudomány és Technológia Tanszék. Dr. Mészáros István. Előadásvázlat 2013.

Vezetési jelenségek, vezetőanyagok. Elektromos vezetési folyamatban töltést továbbító (elmozdulni képes) részecskék:

American Society of Materials. Szilárdtestek. Fullerének (C atomok, sokszögek) zárt gömb, tojás cső (egy és többrétegű)

Anyagismeret tételek

TARTALOMJEGYZÉK. Előszó 9

VILLANYSZERELŐ KÉPZÉS MÁGNESES TÉR ÖSSZEÁLLÍTOTTA NAGY LÁSZLÓ MÉRNÖKTANÁR

Magnesia. Itt találtak már az ókorban mágneses köveket. Μαγνησία. (valószínű villámok áramának a tere mágnesezi fel őket)

Könnyűfém és szuperötvözetek

Kétalkotós ötvözetek. Vasalapú ötvözetek. Egyensúlyi átalakulások.

Szilárdságnövelés. Az előadás során megismerjük. Szilárdságnövelési eljárások

Fémek és ötvözetek termikus viselkedése

Szilárdságnövelés. Az előkészítő témakörei

Optikai alapfogalmak. Az elektromágneses spektrum. n = c vákuum /c közeg. Fény: transzverzális elektromágneses hullám. (n 1 n 2 ) 2 R= (n 1 + n 2 ) 2

Elektrotechnika. Prof. Dr. Vajda István BME Villamos Energetika Tanszék

Fogászati anyagok fajtái. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 5. Általános anyagszerkezeti ismeretek Anyagcsaládok: fémek, kerámiák.

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

ANYAGISMERET I. ACÉLOK

ÁRLISTA. Euromagnet Hungary Kft Budapest, Halom u. 20. Telefon: ,

Anyagtudomány 2018/19. Bevezetés. Dr. Szabó Péter János

Ötvözetek, állapotábrák. Az előadás során megismerjük: Ötvözetek szerkezete Homogén?

Mérnöki anyagismeret. Szerkezeti anyagok

MÉRNÖKI ANYAGISMERET AJ002_1 Közlekedésmérnöki BSc szak Csizmazia Ferencné dr. főiskolai docens B 403. Dr. Dogossy Gábor Egyetemi adjunktus B 408

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 8. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7.

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 7. Képlékeny viselkedés. Terhelési diagram. Mechanikai tulajdonságok 2. s sz (Pa) Tankönyv fejezetei: 16-17

Miért vonzza a vegyészt a mágnes? Németh Zoltán, Magkémiai Laboratórium, ELTE Alkímia ma

Különleges anyagok. Fémek tulajdonságait meghatározó tényezők. Az előadás során szó lesz

Anyagtudomány 2018/19. Különleges anyagok. Dr. Szabó Péter János

Vezetési jelenségek, vezetőanyagok

Orvosi implantátumok anyagai

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

Lágymágneses tulajdonságok változása Fe-Si alapú ötvözetek amorf-nanokristályos átalakulása során

Fázisátalakulás Fázisátalakulások diffúziós (egyedi atomi mozgás) martenzites (kollektív atomi mozgás, diffúzió nélkül)

Mágneses erőtér. Ahol az áramtól átjárt vezetőre (vagy mágnestűre) erő hat. A villamos forgógépek mutatós műszerek működésének alapja

2. tétel. 1. Nemfémes szerkezeti anyagok: szerves ( polimer ) szervetlen ( kerámiák ) természetes, mesterséges ( műanyag )

Anyagismeret. 3. A vas- karbon ötvözet

Kerámia, üveg és fém-kerámia implantátumok

Fémes szerkezeti anyagok

ACÉLOK MÉRNÖKI ANYAGOK

Folyadékok. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok

Nem vas fémek és ötvözetek

FEI Quanta 3D SEM/FIB. Havancsák Károly december

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

Az atomok elrendezodése a) f.k.k., b) t.k.k. és c) hex szerkezetekben

Acélok és öntöttvasak definíciója

Elektromos vezetési tulajdonságok

Az atomok elrendeződése

Mágneses körök. Fizikai alapok. Mágneses tér

ÁRLISTA Gyűrű mágnesek Érvényes: április 01.-től

Fémtechnológiák Fémek képlékeny alakítása 1. Mechanikai alapfogalmak, anyagszerkezeti változások

Folyadékok. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok.

Alumínium ötvözetek. hőkezelése. Fábián Enikő Réka

Nanokristályos lágymágneses vasmagok minősitése

Az ötvözet a fémek szilárd oldata, ami a következő anyagokból tevődik össze:

Vas- karbon ötvözetrendszer

Gépészet szakmacsoport. Porkohászat

Elektromos vezetési tulajdonságok Fémek, szupravezetők

Anyagismeret 2016/17. Diffúzió. Dr. Mészáros István Diffúzió

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK

KÉRDÉSEK - MŰSZAKI (TECHNIKAI) ANYAGOK-TKK-2016

Anyagszerkezettan és anyagvizsgálat 2015/16. Bevezetés. Dr. Szabó Péter János

Mikropillárok plasztikus deformációja 3.

5 előadás. Anyagismeret

Fémötvözetek hőkezelése ANYAGMÉRNÖKI ALAPKÉPZÉS (BSc) Hőkezelési szakirány

Anyagszerkezettan vizsgajegyzet

Korszerű alumínium ötvözetek és hegesztésük

Elektrotechnika 9. évfolyam

a NAT /2008 számú akkreditálási ügyirathoz

Fázisátalakulások, avagy az anyag ezer arca. Sasvári László ELTE Fizikai Intézet ELTE Bolyai Kollégium

Barkhausen-zaj vizsgálata FINEMETtípusú szalagokban

Hőkezelő technológia tervezése

SZERKEZETI ACÉLOK HEGESZTÉSE

FBN206E-1 és FSZV00-4 csütörtökönte 12-13:40. I. előadás. Geretovszky Zsolt

Ötvözetek mágneses tulajdonságú fázisainak vizsgálata a hiperbolikus modell alkalmazásával

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Molekulák, folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok

Elektrotechnika. Ballagi Áron

Folyadékok. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok.

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2.

Szemcsehatárcsúszás és sebességérzékenységi tényező ultra-finomszemcsés Al-30Zn ötvözet plasztikus deformációjában. Visegrád 2011

Átírás:

Anyagismeret 2018/19 Mágneses tulajdonságok Lágy- és keménymágneses anyagok Dr. Mészáros István meszaros@eik.bme.hu Alkalmazási területek Jelentőségük (lágy: 7-8. 10 6 tonna/év) Ókori Kína ( II.sz.) Iránytű 1880 Martenzites állandómágnes 1900 Fe - Si ötvözet 1923 Fe - Ni ötvözet 1935 Első mágnesszalag 1946 Ferritek megjelenése 1966 Ritkaföldfém - kobalt keménymágnesek 1975 Irányított Mn-Al-C keménymágnesek 1967 SmCo 1976 Fémüveg 1984 FeBNd 1992 FINEMET 1999 NANOPERM 2006- Nanokristályos anyagok HGO, 6,8%Si Ritkaföldfém mágnesek 2 1

Mágneses tér Û anyag kölcsönhatás B = µ H B = µ 0µ r H = µ 0( H + M ) 1 M = kh = å Pi V µ = 1+ k r Mágneses permeabilitás Mágneses szuszceptibilitás (érzékenység) µ 0 = 4p 10 évs ù B ê = T 2 ëm ú û é Aù H ê ëmú û -7 Vs Am 3 Mágneses anyagok csoportosítása Gyengén mágneses anyagok Dia (lezárt elektronhéj) k < 0 (»10-5 ) Univerzális tulajd. (Si, Cu, Zn, Ag. Cd, Au ) Para (legalább egy páratlan elektron) k > 0 (10-3 - 10-5 ) (Mg, Al, Ti, W ) Antimágnes Mágnesezési görbék 4 2

Rendezett mágneses szerkezetű anyagok Domén szerkezet (3d, 4f héj telítetlen, doménszerkezet) Részlegesen betöltött héjak spínmomentumai. Fe: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 Þ 4 Bohr magneton 5 Rendezett mágneses szerkezetű anyagok típusai Ferro (Fe, Co, Ni, Gd), ötvözetek, Heussler (Mn, Cr) Antiferro (Cr, Mn) Ferri Ý Ý (Fe 3 O 4, CrO 2, ErO ) 6 3

Alapvető mágnesezési görbék 1,5 1 B (T) 0,5 0 mellék, telítési) -800-600 -400-200 0 200 400 600 800-0,5-1 B(H), M(H) Hiszterézis hurkok (belső, Normál mágnesezési görbe Szűzgörbe Első mágnesezési görbe -1,5 H (A/m) 7 Hiszterézis görbéből származtatott fontosabb jellemzők Telítési indukció (B M ) Telítési polarizáció (! 0 M s ) Remanens indukció (B R ) Koercitív erő (H c ) Fe 2,15 T Ni 0,62 T Co 1,8 T Permeabilitások (µ r ): kezdő, maximális, differenciális Jósági szám (BH) max Szögletességi tényező B R/ /B M Veszteségi tényező 8 4

Az átmágneseződési folyamat kinetikája Falmozgás reverzibilis irreverzibilis (irány mindig KI) Forgás inkoherens koherens (irány eltér a KI-tól) 9 Mágneses tulajdonságok hőmérsékletfüggése (ferromágnes) B S H C µ K Ferro <=> Para Curie-hőmérséklet Reverzibilis, végtelenszer ismételhető T T C 10 5

MnZn ferrit hiszterézis görbéjének hőmérsékletfüggése Curie hőmérséklet: 133 o C 0,4 0,3 0,2 0,1 B (T) 0-0,1-0,2-0,3-0,4-100 -75-50 -25 0 25 50 75 100 H (A/cm) 22 80 100 120 130 133 11 Néhány ferromágneses anyag Curie-hőmérséklete Fe 770 C Co 1121 C Ni 368 C Gd 20 C 12 6

A műszaki alkalmazások lágy- és keménymágneses anyagai 13 MÁGNESES ANYAGOK (Felosztás a mikroszerkezetük alapján) Fémes mágneses anyagok Polikristályos anyagok Amorf anyagok Nanokristályos anyagok Tiszta fémek Ötvözetek Kevert szerkezetek Mikrokristályos anyagok Ferritek (kerámiák) Polikristályos Egykristályos Spec. mikroszerkezetek Kompozitok Mágneses gélek Multirétegek 14 7

Lágymágnesek jellegzetes felhasználási területei Fluxusvezető elemek Mágnestér árnyékolások Elektromechanikus eszközök: Emelő, mozgató mágnesek, relék, mágneskapcsolók Elektromágneses indukció alapján működő eszközök: Transzformátorok, fojtók, generátorok, motorok, leválasztó elemek 15 Felhasználói igények a lágymágneses anyagoknál B M Nagy µ Nagy 1 A/m < H C < 80 A/m Fajlagos ellenállás Nagy Curie-hőmérséklet Nagy Alakíthatóság Nagy Veszteség Kicsi Hiszterézis terület Kicsi Tiszta fémek és homogén szilárd oldatok. Ötvözetek jobbak. Mechanikai keménység Û Mágneses keménység 16 8

Fe - Si ötvözetek (lemez) Erősáramú alkalmazás (nagy H, kis f) Traszformátor, dinamó-lemez (0,2-1 mm) Si hatása: csökkenti az anizotrópiát Optimum: 6,8 % Si rideg, kemény Transzformátor: 4-4,5 % Si Dinamó: 3,2-3,6 % Si Interstíciós ötvözők: C, N, O, P, Mn, S Maradó feszültség Goss, kocka textúra 17 Textúrált Fe - Si lemezek Külső H párhuzamos valamelyik könnyű mágnesezési iránnyal Hengerlés Þ szemcse orientáció Þ anizotróp, textúrás szerkezet Mágnesezési irány meghatározott! GOSS KOCKA (100) (100) (011) (010) Hengerlési, mágnesezési irány 18 9

Fe - Ni ötvözetek (Permalloy) 80% Ni - 20% Fe Kis telítési indukció (1,2 T) Nagy permeabilitás (20.000-70.000) Kis veszteség Ni 3 Fe szuperrács (75% Ni, 500 C) megakadályozandó! Alakítás rendkívül sokat ront a tulajdonságokon. Lágyítás (900-1000 C, 1h), gyors hűtés, feszültségmentesítés (600 C), gyors hűtés mágnestéres hőkezelés 19 Amorf nanokristályos ötvözetek Vékony szalagok (0,02-0,05 mm) Eutektikus összetétel Átmeneti fém (Fe, Ni, Co) Nem fémes ötv.: (Si, P, N, C, B) Fe, Ni, Co alapú amorf ötvözetek Gyorhűtés (10 5 C/sec) Finemet: Fe 74 Cu 1 Nb 3 Si 15 B 7 40-50 Vol% nanokristályos fázis 20 10

Lágy ferritek, gránátok Kerámia mágnes (Köbös spinel, Ferrimágneses rend) Þ Porkohászati technológia Þ Rideg, törékeny, nem alakítható (köszörülés) Þ Szigetelő (rossz félvezető) Þ nagy frekvenciás alkalmazások MOFe 2 O 3 FERRIT (M kétvegyértékű fém: Mn, Zn, Ni) Fe momentumok kompenzálják egymást Þ B S kicsi 3M 2 O 3 5Fe 2 O 3 GRÁNÁT (M kétvegyértékű ritkaföldfém: Sm, Eu, Gd) Ittrium ötvözés YIG 21 Felhasználói igények a keménymágneses anyagoknál B M B R (BH) max Hiszterézis terület Nagy Nagy Nagy Nagy 30 ka/m < H C < 800 ka/m Keménymágnes jelleggörbe 22 11

Keménymágnesek jellegzetes felhasználási területei Légrésben előírt indukció keltése / fenntartása. Drága, sokszor alakíthatatlan. Híradástechnika: hangszórók, mikrofonok, mikrohullámú eszközök Méréstechnika: galvanométerek Mechanikai mozgatás, rögzítés: DC motorok, emelő mágnesek Mágneses információ tárolás: magnó, videó, floppy, merevlemez 23 Fe - Al - Ni Co ötvözetek Alnico Domen méretű ferromágneses fázis nem mágneses kvázidomenfallal elválasztva. + alakanizotrópia Hc 30-50 ka/m 550 C hőmérsékletig alkalmazható Kitűnő termikus stabilitás Rideg Þ öntés, porkohászat Izotróp, anizotróp 24 12

Alnico, Ticonal Spinodális bomlás: a a 1 + a 2 (koherens fázishatár) a 1»FeCo (tkk szilárd oldat) ferromágneses a 2»Fe 2 NiAl (tkk szilárd oldat) paramágneses De: g (fkk) elkerülendő Fe - Ni - Co - Al ötvözetek (1930) a 1 doménméret a 2 doménfal Ritkaföldfém mágnesek Ritkaföldfém (Sm, Nd) Előötvözet, őrlés, sajtolás (izosztatikus, mágnesteres), hőkezelés Gyémánttárcsás vágás H C = 400-700 ka/m 26 13

Samárium-Kobalt SmCo 5 ill. Sm 2 Co 17 összetételű intermetallikus vegyületek Porkohászat Hexagonális szerkezet Þ nagy kritályanizotrópia H C = 400-700 ka/m Rideg, törékeny Drága 27 Fe-B-Nd mágnesek Olcsóbb mint a SmCo Kevésbé törékeny Nd 2 Fe 14 B ferromágneses fázis (tetragonális rács) Korrodál (galvanikus Ni, Zn, polimer bevonat) Max. üzemi hőmérséklet: 80-180 C 28 14

Kemény ferritek (Hexagonális ferritek) Nemfémes mágnesek, kerámiák Báriumferrit BaFe 12 O 19 Stronciumferrit SrFe 12 O 19 B S kicsi (max. 0,46-0,47 T) H C nagy (130-250 ka/m) Ü Nagy egytengelyű anizotrópia Rideg, törékeny, alakíthatatlan (köszörülés) Curie hőmérséklet alacsony Þ prec. felhasználás nincs Olcsó 29 ESD mágnesek Elongated Single Domain Hosszúkás, egydomén méretű szemcsék (CuNiFe, MnBi, Fe 3 O 4, Báriumferrit, Stronciumferrit ) Kötőanyag (műanyag, gumi, alacsony op. fém) 30 15

(BH) max (kj/m 3 ) Keménymágneses anyagok összehasonlítása 350 300 Alnico, Kemény ferrit, NdFeB, R 2 Co 17, RCo 5 250 200 150 100 50 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 H C (ka/m) Néhány további kapcsolódó tantárgy Cím Neptun Kredit Mágneses anyagok BSc Mágneses anyagok és vizsgálatok MSc Trendek az anyagtudományban BSc Roncsolásmentes anyagvizsgálat BSc BMEGEMT AMMA BMEGEMT MGK6 BMEGEMT AGM6 BMEGEMT AGM5 2kp 4kp 4kp 4kp 32 16

Anyagismeret 2018. r. Mészáros István 33 17