{"id":20201,"date":"2021-02-06T15:56:47","date_gmt":"2021-02-06T07:56:47","guid":{"rendered":"https:\/\/cndailymag.com\/?p=20201"},"modified":"2024-10-16T15:59:42","modified_gmt":"2024-10-16T07:59:42","slug":"popularisierung-des-magnetischen-wissens-15-konzepterklarungen-im-zusammenhang-mit-magnetischen-materialien","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.cndailymag.com\/de_de\/magnetismus-und-magnetische-materialien-html","title":{"rendered":"Popularisierung magnetischen Wissens \u2013 Erkl\u00e4rung von 15 Konzepten im Zusammenhang mit magnetischen Materialien"},"content":{"rendered":"

1. Magnetismus<\/strong><\/u><\/p>\n

Experimente zeigen, dass jede Substanz in einem \u00e4u\u00dferen Magnetfeld mehr oder weniger magnetisiert werden kann, der Magnetisierungsgrad jedoch unterschiedlich ist. Je nach den Eigenschaften des Materials im \u00e4u\u00dferen Magnetfeld kann es in f\u00fcnf Kategorien eingeteilt werden: paramagnetisches Material, diamagnetisches Material, ferromagnetisches Material, ferrimagnetisches Material und antiferromagnetisches Material. Paramagnetische und diamagnetische Materialien werden als schwach magnetische Materialien bezeichnet, ferromagnetische und ferrimagnetische Materialien als stark magnetische Materialien.<\/p>\n

2. Magnetische Materialien<\/strong><\/u><\/p>\n

Weichmagnetisches Material: Die maximale Magnetisierung kann bereits mit dem kleinsten \u00e4u\u00dferen Magnetfeld erreicht werden. Es handelt sich um ein magnetisches Material mit geringer Koerzitivfeldst\u00e4rke und hoher Permeabilit\u00e4t. Weichmagnetische Materialien lassen sich leicht magnetisieren und auch wieder entmagnetisieren. Beispiele: Weichferrit, amorphe nanokristalline Legierung.<\/p>\n

Hartmagnetische Werkstoffe: Auch Permanentmagnete genannt. Sie sind schwer magnetisierbar und k\u00f6nnen nach der Magnetisierung nur schwer wieder entmagnetisiert werden. Ihr Hauptmerkmal ist die hohe Koerzitivfeldst\u00e4rke. Zu ihnen geh\u00f6ren Permanentmagnete aus Seltenen Erden, Permanentmagnete aus Metall und Permanentferrite.<\/p>\n

Funktionale magnetische Materialien: haupts\u00e4chlich magnetostriktive Materialien, magnetische Aufzeichnungsmaterialien, magnetoresistive Materialien, magnetische Blasenmaterialien, magnetooptische Materialien und magnetische D\u00fcnnschichtmaterialien.<\/p>\n

3. NdFeB-Permanentmagnetmaterial<\/strong><\/u><\/p>\n

Das gesinterte NdFeB-Permanentmagnetmaterial wird mittels Pulvermetallurgie hergestellt. Die geschmolzene Legierung wird zu Pulver verarbeitet und in einem Magnetfeld zu einem Pressling gepresst. Der Pressling wird unter Schutzgas oder Vakuum gesintert, um eine Verdichtung zu erreichen und die Koerzitivfeldst\u00e4rke des Magneten zu verbessern. In der Regel ist eine Alterungsw\u00e4rmebehandlung erforderlich. Anschlie\u00dfend erfolgt eine Weiterverarbeitung und Oberfl\u00e4chenbehandlung, um das fertige Produkt zu erhalten.<\/p>\n

Gebundenes Neodym-Eisen-Bor besteht aus Permanentmagnetpulver, das mit gut wickelbarem Gummi oder hartem und leichtem Kunststoff, Gummi und anderen Bindemitteln vermischt und je nach Benutzeranforderungen direkt zu Permanentmagnetteilen in verschiedenen Formen geformt wird.<\/p>\n

Hei\u00dfgepresstes NdFeB kann \u00e4hnliche magnetische Eigenschaften wie gesintertes NdFeB erreichen, ohne dass schwere Seltenerdelemente hinzugef\u00fcgt werden m\u00fcssen. Es weist hohe Dichte, hohe Orientierung, gute Korrosionsbest\u00e4ndigkeit, hohe Koerzitivfeldst\u00e4rke und nahezu fertige Formgebung auf. Die Vorteile liegen jedoch darin, dass die mechanische Leistung nicht gut ist und die Verarbeitungskosten aufgrund des Patentmonopols h\u00f6her sind.<\/p>\n

4. Remanenz Br<\/strong><\/u><\/p>\n

Es bezeichnet die magnetische Induktionsst\u00e4rke eines gesinterten Neodym-Eisen-Bor-Magneten, wenn dieser in einem geschlossenen Kreislauf durch ein externes Magnetfeld magnetisiert wird, bis die Technologie ges\u00e4ttigt ist und das externe Magnetfeld anschlie\u00dfend aufgehoben wird. Einfach ausgedr\u00fcckt kann es als die magnetische Kraft des Magneten nach der Magnetisierung verstanden werden. Die Einheiten sind Tesla (T) und Gauss (Gs), 1Gs = 0,0001T.<\/p>\n

5. Koerzitivfeldst\u00e4rke Hcb<\/strong><\/u><\/p>\n

Wenn der Magnet in umgekehrter Richtung magnetisiert ist, wird die zur Reduzierung der magnetischen Induktionsintensit\u00e4t erforderliche umgekehrte Magnetfeldst\u00e4rke als magnetische Koerzitivkraft bezeichnet. Die Magnetisierung des Magneten ist zu diesem Zeitpunkt jedoch nicht Null, sondern das angelegte umgekehrte Magnetfeld und die Magnetisierung des Magneten heben sich gegenseitig auf. Wird das \u00e4u\u00dfere Magnetfeld entfernt, beh\u00e4lt der Magnet weiterhin bestimmte magnetische Eigenschaften. 1A\/m = (4\u03c0\/1000)Oe, 1 Oe = (1000\/4\u03c0) A\/m.<\/p>\n

6. Intrinsische Koerzitivfeldst\u00e4rke Hcj<\/strong><\/u><\/p>\n

Die St\u00e4rke des umgekehrten Magnetfelds, die erforderlich ist, um die Magnetisierung des Magneten auf Null zu reduzieren, wird als intrinsische Koerzitivfeldst\u00e4rke bezeichnet. Die Klassifizierung der Magnettypen basiert auf ihrer intrinsischen Koerzitivfeldst\u00e4rke. Niedrige Koerzitivfeldst\u00e4rke N, mittlere Koerzitivfeldst\u00e4rke M, hohe Koerzitivfeldst\u00e4rke H, ultrahohe Koerzitivfeldst\u00e4rke UH, extrem hohe Koerzitivfeldst\u00e4rke EH, h\u00f6chste Koerzitivfeldst\u00e4rke TH.<\/p>\n

7. Maximales magnetisches Energieprodukt (BH)max<\/strong><\/u><\/p>\n

Es stellt die magnetische Energiedichte dar, die durch den Raum zwischen den beiden Magnetpolen des Magneten erzeugt wird, d. h. die magnetostatische Energie pro Volumeneinheit des Luftspalts, die dem Maximalwert des Produkts aus B und H entspricht, und seine Gr\u00f6\u00dfe gibt direkt Aufschluss \u00fcber die Leistung des Magneten. Unter den gleichen Bedingungen, d. h. bei gleicher Gr\u00f6\u00dfe, gleicher Polzahl und gleicher Magnetisierungsspannung, k\u00f6nnen die magnetischen Teile mit hohem magnetischen Energieprodukt eine h\u00f6here Oberfl\u00e4chenmagnetisierung erreichen, jedoch bei gleichem (BH)max-Wert die Werte von Br und Hcj. Es hat folgende Auswirkungen auf die Magnetisierung:<\/p>\n

Hoher Br, niedriger Hcj: Bei gleicher Magnetisierungsspannung kann ein h\u00f6herer Oberfl\u00e4chenmagnetismus erzielt werden;<\/p>\n

Br ist niedrig, Hcj ist hoch: Um den gleichen Oberfl\u00e4chenmagnetismus zu erhalten, ist eine h\u00f6here Magnetisierungsspannung erforderlich.<\/p>\n

8.SI-System und CGS-System<\/strong><\/u><\/p>\n

Das Internationale Einheitensystem und das Gau\u00dfsche Einheitensystem sind wie der Unterschied zwischen \u201eMeter\u201c und \u201eMeile\u201c in der L\u00e4ngeneinheit. Zwischen dem Internationalen Einheitensystem und dem Gau\u00dfschen Einheitensystem besteht eine komplexe Umrechnungsbeziehung.<\/p>\n

9. Curietemperatur<\/strong><\/u><\/p>\n

Dies ist die Temperatur, bei der ein magnetisches Material zwischen ferromagnetisch und paramagnetisch wechselt. Liegt die Temperatur unter der Curietemperatur, wird das Material ferromagnetisch. Das Magnetfeld des Materials l\u00e4sst sich dann nur schwer ver\u00e4ndern. Liegt die Temperatur \u00fcber der Curietemperatur, wird die Substanz paramagnetisch, und das Magnetfeld des Magneten kann sich leicht mit dem umgebenden Magnetfeld ver\u00e4ndern.<\/p>\n

Die Curietemperatur stellt die theoretische Arbeitstemperaturgrenze magnetischer Materialien dar. Die Curietemperatur von NdFeB liegt bei etwa 320\u2013380 Grad Celsius. Die H\u00f6he des Curiepunkts h\u00e4ngt mit der Kristallstruktur zusammen, die beim Sintern des Magneten entsteht. Erreicht die Temperatur die Curietemperatur, bewegen sich die Molek\u00fcle im Magneten heftig und entmagnetisieren sich irreversibel. Nach der Entmagnetisierung kann der Magnet zwar wieder magnetisiert werden, die Magnetkraft nimmt jedoch deutlich ab und erreicht nur noch etwa 50% des urspr\u00fcnglichen Wertes.<\/p>\n

10. Betriebstemperatur<\/strong><\/u><\/p>\n

Die maximale Betriebstemperatur von gesintertem NdFeB liegt deutlich unter seiner Curietemperatur. Die Magnetkraft nimmt bei steigender Temperatur ab, stellt sich jedoch nach dem Abk\u00fchlen gr\u00f6\u00dftenteils wieder ein.<\/p>\n

Die Beziehung zwischen Arbeitstemperatur und Curietemperatur: Die Curietemperatur ist etwa h\u00f6her, die Arbeitstemperatur des magnetischen Materials ist relativ h\u00f6her und die Temperaturstabilit\u00e4t ist besser. Die Zugabe von Kobalt, Terbium, Dysprosium und anderen Elementen zu den gesinterten Neodym-Eisen-Bor-Rohstoffen kann deren Curietemperatur erh\u00f6hen, sodass Produkte mit hoher Koerzitivfeldst\u00e4rke (H, SH, \u2026) im Allgemeinen Dysprosium enthalten.<\/p>\n

Die maximale Betriebstemperatur von gesintertem NdFeB h\u00e4ngt von seinen magnetischen Eigenschaften und der Wahl der Betriebspunkte ab. Bei demselben gesinterten NdFeB-Magneten gilt: Je dichter der Arbeitsmagnetkreis, desto h\u00f6her die maximale Betriebstemperatur des Magneten und desto stabiler die Leistung des Magneten. Daher ist die maximale Betriebstemperatur des Magneten kein bestimmter Wert, sondern \u00e4ndert sich mit dem Schlie\u00dfgrad des Magnetkreises.<\/p>\n

11. Ausrichtung des Magnetfelds<\/strong><\/u><\/p>\n

Magnetische Materialien werden in zwei Typen unterteilt: isotrope und anisotrope Magnete. Isotrope Magnete haben in jeder Richtung die gleichen magnetischen Eigenschaften und k\u00f6nnen beliebig angezogen werden; anisotrope Magnete haben in verschiedenen Richtungen unterschiedliche magnetische Eigenschaften. Die Richtung, in der die besten magnetischen Eigenschaften erzielt werden, wird als Orientierungsrichtung des Magneten bezeichnet.
\nBei quadratischen gesinterten NdFeB-Magneten weist nur die Orientierungsrichtung die h\u00f6chste magnetische Feldst\u00e4rke auf, die beiden anderen Richtungen sind deutlich schw\u00e4cher. Wird das magnetische Material w\u00e4hrend des Herstellungsprozesses orientiert, handelt es sich um einen anisotropen Magneten. Gesintertes NdFeB wird \u00fcblicherweise durch Magnetfeldorientierung geformt und gepresst und ist dann anisotrop. Daher muss die Orientierungsrichtung vor der Produktion festgelegt werden, um die zuk\u00fcnftige Magnetisierungsrichtung zu bestimmen. Die Pulvermagnetfeldorientierung ist eine der Schl\u00fcsseltechnologien zur Herstellung von Hochleistungs-NdFeB. (Die Bindung von NdFeB ist isotrop und anisotrop.)<\/p>\n

12. Magnetisch<\/strong><\/u><\/p>\n

Es bezieht sich auf die magnetische Induktionsintensit\u00e4t an einem bestimmten Punkt auf der Oberfl\u00e4che des Magneten (der Oberfl\u00e4chenmagnetismus in der Mitte und am Rand des Magneten ist nicht derselbe). Es handelt sich um den Wert, der vom Gaussmeter gemessen wird, das eine bestimmte Oberfl\u00e4che des Magneten ber\u00fchrt, und nicht um die allgemeine magnetische Leistung des Magneten.<\/p>\n

13. Magnetischer Fluss<\/strong><\/p>\n

Angenommen, in einem gleichm\u00e4\u00dfigen Magnetfeld mit der magnetischen Induktionsst\u00e4rke B gibt es eine Ebene mit der Fl\u00e4che S, die senkrecht zur Richtung des Magnetfelds steht. Das Produkt aus der magnetischen Induktionsst\u00e4rke B und der Fl\u00e4che S ist der magnetische Fluss, der durch diese Ebene verl\u00e4uft und als magnetischer Fluss bezeichnet wird. Er wird mit \u201e\u03a6\u201c bezeichnet und hat die Einheit Weber (Wb). Der magnetische Fluss ist eine physikalische Gr\u00f6\u00dfe, die die Verteilung des Magnetfelds darstellt. Er ist ein Skalar, hat aber positive und negative Werte, die nur seine Richtung darstellen. \u03a6=B\u00b7S, wenn zwischen der vertikalen Ebene von S und B ein Winkel \u03b8 besteht, dann ist \u03a6=B\u00b7S\u00b7cos\u03b8.<\/p>\n

14. Galvanisieren<\/strong><\/u><\/p>\n

Das gesinterte Neodym-Eisen-Bor-Permanentmagnetmaterial wird mittels Pulvermetallurgie hergestellt. Es handelt sich um ein chemisch aktives Pulvermaterial. Es weist winzige Poren und Hohlr\u00e4ume auf, die an der Luft leicht korrodieren und oxidieren. Daher ist vor der Verwendung eine sorgf\u00e4ltige Oberfl\u00e4chenbehandlung erforderlich. Galvanisieren ist eine weit verbreitete Methode zur Metalloberfl\u00e4chenbehandlung.<\/p>\n

Die am h\u00e4ufigsten verwendeten Beschichtungen von Neodym-Eisen-Bor-Magneten sind Verzinkung und Vernickelung. Sie unterscheiden sich deutlich in Aussehen, Korrosionsbest\u00e4ndigkeit, Lebensdauer und Preis:<\/p>\n

Polierunterschied: Die Vernickelung ist der Verzinkung beim Polieren \u00fcberlegen und sieht heller aus. Wer hohe Anspr\u00fcche an das Aussehen des Produkts hat, entscheidet sich in der Regel f\u00fcr die Vernickelung, w\u00e4hrend einige Magnete nicht sichtbar sind und die allgemeine Verzinkung das Aussehen des Produkts relativ gering beeintr\u00e4chtigt.<\/p>\n

Unterschied in der Korrosionsbest\u00e4ndigkeit: Zink ist ein aktives Metall und kann mit S\u00e4ure reagieren, daher weist es eine geringe Korrosionsbest\u00e4ndigkeit auf; nach einer vernickelten Oberfl\u00e4chenbehandlung ist seine Korrosionsbest\u00e4ndigkeit h\u00f6her.<\/p>\n

Unterschiedliche Lebensdauer: Aufgrund der unterschiedlichen Korrosionsbest\u00e4ndigkeit ist die Lebensdauer einer Verzinkung geringer als die einer Vernickelung. Der Hauptgrund daf\u00fcr ist, dass die Oberfl\u00e4chenbeschichtung nach l\u00e4ngerem Gebrauch leicht abf\u00e4llt und der Magnet oxidiert, was wiederum die magnetische Leistung beeintr\u00e4chtigt.<\/p>\n

H\u00e4rteunterschied: Die Vernickelung ist h\u00f6her als die Verzinkung. W\u00e4hrend des Gebrauchs k\u00f6nnen Kollisionen, die zu Ecken und Absplitterungen des starken Neodym-Eisen-Bor-Magneten f\u00fchren, weitgehend vermieden werden.<\/p>\n

Preisunterschied: Das Verzinken ist in dieser Hinsicht sehr vorteilhaft und die Preise sind von niedrig bis hoch gestaffelt wie beim Verzinken, Vernickeln, Epoxidharz usw.<\/p>\n

15. Einseitiger Magnet<\/strong><\/u><\/p>\n

Magnete haben zwei Pole, werden aber in manchen Arbeitspositionen einseitige Magnete ben\u00f6tigt. Daher muss eine Seite des Magneten mit Eisenblechen abgedeckt werden, um die von den Eisenblechen abgedeckte Seite magnetisch abzuschirmen. Solche Magnete werden zusammenfassend als einseitige Magnete bezeichnet. Es gibt keinen echten einseitigen Magneten.<\/p>\n

\"Topfmagnet,

1. Magnetismus Experimente zeigen, dass jede Substanz in einem \u00e4u\u00dferen Magnetfeld mehr oder weniger magnetisiert werden kann, der Magnetisierungsgrad jedoch unterschiedlich ist. 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