Dependiendo de las propiedades magnéticas, las sustancias son diamagnetos, paramagnetos y ferromagnetos. Y es el material ferromagnético el que tiene unas propiedades especiales que lo diferencian del resto.
¿Qué tipo de material es este y qué propiedades tiene?
Un material ferromagnético (o ferromagnético) es una sustancia que se encuentra en un estado sólido cristalino o amorfo, que se magnetiza en ausencia de cualquier campo magnético solo a una temperatura crítica baja, es decir, a una temperatura por debajo del punto de Curie. La susceptibilidad magnética de este material es positiva y excede la unidad. Algunos ferroimanes pueden tener magnetización espontánea, cuya fuerza dependerá de factores externos. Entre otras cosas, estos materiales tienen una excelente permeabilidad magnética y son capaces de amplificar un campo magnético externo varios cientos de miles de veces.
Grupos de ferromagnetos
Hay dos grupos de material ferromagnético en total:
- Grupo magnéticamente blando. Los ferroimanes de este grupo tienen pequeñasindicadores de la intensidad del campo magnético, pero tienen una excelente permeabilidad magnética (menos de 8,0×10-4 H/m) y bajas pérdidas por histéresis. Los materiales magnéticos blandos incluyen: permalloys (aleaciones con la adición de níquel y hierro), ferromagnetos de óxido (ferritas), magnetodieléctricos.
- Magnéticamente duro (o grupo magnéticamente duro). Las características de los materiales ferromagnéticos de este grupo son superiores a las del anterior. Los sólidos magnéticos tienen altas intensidades de campo magnético y buena permeabilidad magnética. Son los principales materiales para la producción de imanes y dispositivos donde se utiliza la fuerza coercitiva y se requiere una excelente susceptibilidad magnética. El grupo magnéticamente duro incluye casi todos los aceros al carbono y algunos aleados (cob alto, tungsteno y cromo).
Materiales del grupo magnéticamente suave
Como se mencionó anteriormente, el grupo magnético suave incluye:
- Permalloys, que se componen únicamente de aleaciones de hierro y níquel. A veces se agregan cromo y molibdeno a las permalloys para aumentar la permeabilidad. Las permalloys hechas correctamente tienen una alta permeabilidad magnética y coercitividad.
- Las ferritas son un material ferromagnético formado por óxidos de hierro y zinc. A menudo, se agregan óxidos de manganeso o níquel al hierro y al zinc para reducir la resistencia. Por lo tanto, las ferritas se utilizan a menudo como semiconductores para corrientes de alta frecuencia.
- Magnetodieléctricosson una mezcla en polvo de hierro, magnetita o polvo de permalloy envuelto en una película dieléctrica. Al igual que las ferritas, los magnetodieléctricos se utilizan como semiconductores en una gran variedad de dispositivos: amplificadores, receptores, transmisores, etc.
Materiales del grupo magnético duro
Los siguientes materiales pertenecen al grupo magnético duro:
- Aceros al carbono fabricados a partir de una aleación de hierro y carbono. Según la cantidad de carbono, existen: aceros bajos en carbono (menos del 0,25% de carbono), medios en carbono (del 0,25 al 0,6% de carbono) y aceros altos en carbono (hasta el 2% de carbono). Además del hierro y el carbono, también se pueden incluir en la composición de la aleación silicio, magnesio y manganeso. Pero los materiales ferromagnéticos adecuados y de mayor calidad son aquellos aceros al carbono que tienen la menor cantidad de impurezas.
- Aleaciones basadas en elementos de tierras raras, como las aleaciones de samario-cob alto (compuestos SmCo5 o Sm2Co17). Tienen una alta permeabilidad magnética con una inducción residual de 0,9 T. Al mismo tiempo, el campo magnético en ferroimanes de este tipo también es de 0,9 T.
- Otras aleaciones. Estos incluyen: aleaciones de tungsteno, magnesio, platino y cob alto.
La diferencia entre un material ferromagnético y otras sustancias con propiedades magnéticas
Al comienzo del artículo, se decía que los ferromagnetos tienen propiedades especiales que difieren significativamentede otros materiales, y aquí hay algunas pruebas:
- A diferencia de los diamagnetos y paramagnetos, que derivan sus propiedades de átomos y moléculas individuales de la materia, las propiedades de los materiales ferromagnéticos dependen de la estructura cristalina.
- Los materiales ferromagnéticos, a diferencia de, por ejemplo, los paramagnetos, tienen altos valores de permeabilidad magnética.
- Además de la permeabilidad, los ferroimanes difieren de los materiales paramagnéticos en que tienen una relación dependiente entre la magnetización y la fuerza del campo magnetizante, que tiene un nombre científico: histéresis magnética. Muchos materiales ferromagnéticos, como el cob alto y el níquel, así como las aleaciones a base de ellos, están sujetos a un fenómeno similar. Por cierto, es la histéresis magnética la que permite que los imanes mantengan un estado de magnetización durante mucho tiempo.
- Algunos materiales ferromagnéticos también tienen la capacidad de cambiar de forma y tamaño cuando se magnetizan. Este fenómeno se denomina magnetoestricción y depende no solo del tipo de ferromagnético, sino también de otros factores igualmente importantes, por ejemplo, de la intensidad de los campos y de la ubicación de los ejes cristalográficos con respecto a ellos.
- Otra característica interesante de una sustancia ferromagnética es la capacidad de perder sus propiedades magnéticas o, en pocas palabras, convertirse en un paramagneto. Este efecto se puede lograr calentando el material por encima del llamado punto de Curie, mientras que la transición al estado paramagnético no se acompaña de efectos secundarios y es prácticamente invisible a simple vista.ojo.
Campo de aplicación de los ferroimanes
Como puede ver, el material ferromagnético ocupa un lugar particularmente importante en el mundo moderno de la tecnología. Se utiliza en la fabricación de:
- imanes permanentes;
- brújulas magnéticas;
- transformadores y generadores;
- motores electrónicos;
- instrumentos eléctricos de medida;
- receptores;
- transmisores;
- amplificadores y receptores;
- discos duros para portátiles y PC;
- altavoces y algunos tipos de teléfonos;
- grabadoras.
En el pasado, algunos materiales magnéticos blandos también se usaban en la ingeniería de radio para crear cintas y películas magnéticas.
