مغناطیس فلزی 101

مغناطیس چیست

مغناطیس یک ویژگی فیزیکی مواد است که یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند یا تحت تأثیر نیروهای مغناطیسی در معرض یک میدان مغناطیسی خارجی قرار می گیرد. مغناطیس از حرکت و اسپین الکترون‌ها در یک ماده، به‌ویژه آرایش اسپین‌های الکترون جفت نشده سرچشمه می‌گیرد.

رفتار مغناطیسی مواد مختلف را می توان به چند نوع اصلی طبقه بندی کرد:

https://www.examples.com/physics/magnetism.html

فرومغناطیس

ماده ای که حتی بدون میدان مغناطیسی خارجی خاصیت مغناطیسی قوی از خود نشان می دهد. این مغناطیس عمدتاً در عناصر آهن، کبالت و نیکل یافت می شود.

در یک میدان مغناطیسی خارجی، گشتاورهای مغناطیسی درون این مواد می‌توانند به‌طور خودبه‌خودی همسو شوند و حتی پس از حذف میدان خارجی، مغناطیس را حفظ کنند.

مواد فرومغناطیسی معمولاً در تولید آهنرباها و قطعات الکتریکی استفاده می شوند.

پارامغناطیس

ماده ای که به طور ضعیفی توسط یک میدان مغناطیسی خارجی جذب می شود، اما مغناطیسی پس از حذف میدان خارجی ناپدید می شود. این رفتار عمدتاً در موادی مانند آلومینیوم و پلاتین مشاهده می شود.

پارامغناطیس نسبتا ضعیف است و آهنرباهای روزمره معمولاً این مواد را جذب نمی کنند.

مواد پارامغناطیس معمولاً برای ساخت آهنربا استفاده نمی شوند، اما کاربردهای خاصی در کاربردهایی مانند تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) دارند.

دیامغناطیس

ماده ای که واکنش مغناطیسی ضعیفی در مقابل میدان مغناطیسی خارجی از خود نشان می دهد. این نوع مغناطیس در موادی مانند مس، نقره و طلا مشاهده می شود.

همه مواد درجاتی از دیامغناطیس را نشان می دهند که معمولاً توسط سایر خواص مغناطیسی پوشانده می شود. فقط مواد دیامغناطیس خالص دیامغناطیس قابل توجهی را نشان می دهند.

دیامغناطیس دارای ابررساناها و کاربردهای شناور مغناطیسی است، زیرا می تواند به طور کامل در برابر میدان های مغناطیسی مقاومت کند.

ضد فرومغناطیس و فری مغناطیس

آنتی فرومغناطیس:در این مواد، گشتاورهای مغناطیسی اتم های همسایه یکدیگر را خنثی می کنند و در نتیجه مغناطیسی خالص ایجاد نمی شود.

فریمغناطیس:مشابه آنتی فرومغناطیس است، اما گشتاورهای مغناطیسی به طور کامل یکدیگر را خنثی نمی کنند، که منجر به درجاتی از مغناطیس می شود.

چه فلزاتی مغناطیسی هستند؟

فلزات مغناطیسی در درجه اول شامل فلزات فرومغناطیسی و برخی از فلزات پارامغناطیس هستند. در زندگی روزمره، شناخته شده ترین فلزات مغناطیسی آهن، کبالت و نیکل هستند. در زیر برخی از فلزات مغناطیسی رایج آورده شده است:

فلزات فرومغناطیسی

آهن (آهن): معمولی ترین فلز فرومغناطیسی است که به طور گسترده در تولید آهن ربا و تجهیزات موتوری استفاده می شود.
کبالت (Co): فرومغناطیس پایداری را نشان می دهد که اغلب در آلیاژها برای افزایش خواص مغناطیسی استفاده می شود.
نیکل (Ni): یک فلز فرومغناطیسی رایج که به طور گسترده در الکترونیک و تولید سکه استفاده می شود.
گادولینیوم (Gd): این فرومغناطیس را در دماهای پایین نشان می دهد و در کاربردهای تخصصی مغناطیسی استفاده می شود.

فلزات پارامغناطیس

آلومینیوم (Al): پارامغناطیس ضعیف است، اما می تواند کمی تحت یک میدان مغناطیسی قوی جذب شود.
پلاتین (Pt): همچنین یک فلز پارامغناطیس، معمولاً به طور قابل مشاهده مغناطیسی نیست، اما کمی تحت تأثیر میدان مغناطیسی واکنش نشان می دهد.
تنگستن (W) و مولیبدن (Mo): این فلزات همچنین پارامغناطیس هستند و تقریباً هیچ مغناطیسی قابل توجهی در دمای اتاق نشان نمی دهند، اما ممکن است مغناطیس ضعیفی را در میدان های بسیار قوی نشان دهند.

سایر آلیاژها

آلیاژهای فولادی: برخی از فولادها به دلیل داشتن آهن دارای خاصیت مغناطیسی هستند. فولاد کم کربن و برخی از فولاد ضد زنگ خاصیت مغناطیسی را تحت تأثیر آهن نشان می دهند.
نئودیمیم-آهن-بور (NdFeB) و ساماریم-کبالت (SmCo): این آلیاژهای خاکی کمیاب دارای خاصیت مغناطیسی بسیار قوی هستند و برای ساخت آهنرباهای قدرتمند استفاده می شوند که به طور گسترده در موتورها، بلندگوها و دستگاه های MRI استفاده می شود.

خلاصه

رایج ترین فلزات مغناطیسی عبارتند از آهن، کبالت، نیکل و آلیاژهای آنها که خاصیت مغناطیسی قوی از خود نشان می دهند و به طور گسترده در کاربردهای صنعتی و الکترونیکی استفاده می شوند. فلزاتی مانند آلومینیوم و پلاتین که پارامغناطیس ضعیفی از خود نشان می دهند، معمولاً برای ساخت آهنربا استفاده نمی شوند.

اطلاعات بیشتر: