آهن ربا چیست؟
آهن ربا جسمی است که میدان مغناطیسی ایجاد می کند ، آنها همیشه حاوی فلز هستند ، اما همه فلزات مغناطیسی نیستند. آهن ربا تقریباً در هر مکانی که نگاه کنید ، در کاربردهای کوچک مانند ریزتراشه ها تا موتورهای صنعتی ، پمپ های سوخت و ژنراتورهای قدرت وجود دارد.
در واقع شتاب دهنده ذرات معروف برخورد دهنده بزرگ هادرونی شامل تقریباً 10 هزار آهنربای ابررسانا به طول 27 کیلومتر است!
فلزات مغناطیسی
رایج ترین تصور فلز مغناطیسی آهن است. این بدان معناست که هر آلیاژی حاوی آهن نیز تا حدی مغناطیسی است ، از جمله بسیاری از انواع فولاد. در زیر مروری کوتاه بر انواع مختلف فلزات مغناطیسی ارائه شده است.
فرومغناطیس
مواد فرو مغناطیسی معمولاً برای ترکیبی از قدرت ، مقاومت در برابر خوردگی و فشار استفاده می شوند (توانایی مقاومت در برابر مغناطیس شدن در معرض میدان مغناطیسی خارجی).
برخی از فلزات خاکی کمیاب ، نیکل ، کبالت ، آهن و فلزات آلیاژی که حاوی این عناصر هستند فرومغناطیس هستند.
رایج ترین آنها آهنرباهای فریتی هستند که از آلیاژ اکسید آهن و یک یا چند فلز دیگر ساخته شده اند. آنها به دو زیرمجموعه اصلی ، فریت های سخت و فریت های نرم تقسیم می شوند.
فریت های سخت، که به عنوان آهنرباهای سرامیکی یا دائمی نیز شناخته می شود ، بسیار رایج و ارزان است ، بنابراین در بسیاری از محصولات خانگی مانند آهنربای کلاسیک یخچال یافت می شود. آهنرباهای آلنیکو (که اصطلاحاً از آلومینیوم ، نیکل و کبالت تشکیل شده اند) یک مثال ارزان و رایج از آهنربای دائمی قوی و پایدار هستند.
فریت های سخت نیز معمولاً با آلیاژ کردن باریم یا استرانسیوم با اکسید آهن تولید می شوند.
فریت های نرم مغناطیس خود را بسیار سریعتر از دست می دهند و اغلب در برنامه های الکترونیکی مانند ترانسفورماتورها و سلف ها یافت می شوند. نمونه های رایج شامل آلیاژهای منگنز روی (MnZn) و آلیاژهای نیکل-روی (NiZn) بود. گاهی اوقات به فریت های نرم آهنرباهای موقت یا غیر دائمی می گویند.
الکترومغناطیس
به بیان ساده ، الکترومغناطیس با پیچاندن سیم (معمولاً مس) در اطراف هسته فلزی ساخته شده از فلز فرومغناطیس مانند آهن یا نیکل و ارسال جریان الکتریکی به پایین برای ایجاد میدان مغناطیسی در سیم پیچ ، تولید می شود. مقدار جریان در سیم به طور مستقیم بر قدرت میدان مغناطیسی ایجاد شده در آن تأثیر می گذارد و مغناطیس به محض قطع جریان از بین می رود. الکترومغناطیس را می توان در موتورها ، ژنراتورها ، بلندگوها و دستگاههای MRI یافت. در هر مکانی که به میدان مغناطیسی قابل تنظیم نیاز دارد.
آهنرباهای ساماریوم-کبالت و نئودیمیوم
علیرغم نام ، عناصر خاکی کمیاب در واقع به وفور نسبی یافت می شوند ، اگرچه به همان اندازه توزیع نشده یا به آسانی یافت نمی شوند مانند سایر مواد. آهنرباهای خاکی کمیاب میدان مغناطیسی بسیار بیشتری نسبت به آهنربای معمولی فریت تولید می کنند ، اگرچه ، شکننده هستند و به راحتی خورده می شوند ، بنابراین نیاز به حفاظت بیشتری مانند آبکاری دارند.
آهنرباهای ساماریوم-کبالت (از دو عنصر فلزی ساماریوم و کبالت ساخته شده اند) بسیار قوی هستند ، به راحتی دچارخوردگی نمی شوند و در برابر مغناطیس زدایی مقاوم هستند و برای عملکرد خود در دمای شدید ، تا 300 درجه سانتی گراد استفاده می شوند.
به همین دلیل می توان آنها را در ژنراتورها ، موتورها ، پمپ ها و بسیاری از صنایع که نیاز به قرار گرفتن در معرض عناصر دارند ، یافت. آنها همچنین به دلیل استفاده در مجموعه ای از وانتهای معروف گیتار Fender قابل تشخیص هستند.
آهنرباهای نئودیمیوم (ساخته شده از فلزات نئودیمیوم و آهن و بور متالوئید) نیز بسیار قوی هستند و قوی ترین نوع آهنربای دائمی موجود امروزه هستند.
علیرغم هزینه نسبتاً بالای آنها ، روز به روز رایج تر می شود. برنامه های کاربردی شامل هارد دیسک (هارد دیسک کامپیوتر) ، بلندگوها ، ابزارهای برقی بی سیم ، قفل های سنگین و وسایل نقلیه برقی است.
فلزات غیر مغناطیسی چیست؟
انواع دیگری از مواد مغناطیسی وجود دارد ، اما برای اهداف این مقاله و کاربردهای روزانه آهنرباها ، اینها غیر مغناطیسی در نظر گرفته می شوند ، زیرا جذب آهنربایی نمی شوند به نحوی که بتوان آنها را احساس کرد یا استفاده کرد.
پارامغناطیس موادی مانند تنگستن ، آلومینیوم ، پلاتین و منیزیم بسیار مغناطیسی ضعیف هستند ، صدها هزار بار ضعیف تر از آهنربای معمولی فریت.
دیامغناطیس مواد در هر دو قطب میدان مغناطیسی دافع هستند. نمونه هایی از فلزات دیامغناطیس شامل طلا ، جیوه و مس عنصری است.
فولادهای ضد زنگ فریتیک ، همانطور که احتمالاً انتظار دارید ، به دلیل دارا بودن آهن بیشتر به طور کلی مغناطیسی هستند ، با این حال ، برخی از عیارهای فولاد ضد زنگ به دلیل آستنیتی بودن (مانند 304 و 316) غیر مغناطیسی هستند (مانند 304 و 316) به این معنی که آلیاژ شده اند با ترکیبی از نیکل ، منگنز یا نیتروژن برای دستیابی به ریزساختار بلوری خاصی که منجر به تحت تأثیر قرار نگرفتن آهنربا می شود.
در نهایت ، از آنجا که فلزات گرانبها مانند نقره و طلا غیر مغناطیسی هستند ، استفاده از آهن ربا نیز آزمایش خوبی برای خلوص جواهرات شما است.