آهنربا آلنیکو + کاربرد و خواص مغناطیسی

آلنیکو از خانواده ی آلیاژهای آهن است که علاوه بر آهن از آلومینیوم (Al) ، نیکل (Ni) و کبالت (Co) تشکیل شده است، به همین دلیل به آن al-ni-co می گویند. این آهنربا همچنین شامل مس و گاهی اوقات تیتانیوم نیز هست. آلیاژهای آلنیکو فرومغناطیسی هستند و برای ساخت آهنرباهای دائمی استفاده می شوند. قبل از توسعه آهنرباهای عناصر خاکی کمیاب در دهه 1970 ، آنها قوی ترین نوع آهنربای دائمی بودند. نام های تجاری دیگر آلیاژهای این خانواده عبارتند از: Alni ، Alcomax ، Hycomax ، Columax و Ticonal. ترکیب آلیاژهای آلنیکو به طور معمول شامل 12-8% آلومینیوم (Al)، %15-26 نیکل (Ni)، %5-24 کبالت (Co)، تا 6% مس (Cu)، تا 1% تیتانیوم (Ti) و بقیه آهن (Fe) است.

توسعه آلنیکو در سال 1931 آغاز شد، زمانی که T. Mishima در ژاپن کشف کرد که آلیاژی از آهن، نیکل و آلومینیوم 400 اورستد (32 کیلو آمپر در متر) دارد، دو برابر بهترین آهنرباهای فولادی در آن زمان.

آلیاژهای آلنیکو می توانند مغناطیس شوند و میدان های مغناطیسی قوی ای تولید کنند. آنها همچنین مقاومت بالایی در برابر دشارژ شدن(مغناطیس زدایی) دارند، در نتیجه آهنرباهای دائمی قوی تولید می کنند. از میان آهنرباهای رایج که در دسترس هستند ، آهنرباهای نادر مانند نئودیمیم و ساماریوم-کبالت از همه قویتر هستند. آهنرباهای آلنیکو در قطب های خود قدرت میدان مغناطیسی تا 1500 گاوس (0.15 تسلا) یا 3000 برابر قدرت میدان مغناطیسی زمین را تولید می کنند. برخی از alnicoهای تولید شده همسانگرد (ایزوتروپیک) هستند و می توانند در هر جهت دلخواهی مغناطیس شوند. انواع دیگر مانند alnico 5 و alnico 8 ناهمسانگرد (آنایزوتروپیک) هستند و هرکدام جهت مغناطیسی یا جهت گیری دلخواهی دارند. آلیاژهای ناهمسانگرد به طور کلی دارای ظرفیت مغناطیسی بیشتری در جهت ترجیحی نسبت به انواع همسانگرد هستند. میدان مغناطیسی Alnico  ممکن است از 12000 G (1.2 T) فراتر رود ، مقاومت آن در برابر دشارژ شدن (Hci) می تواند تا 1000 اورستد (kA / m80) ، ماکزیمم چگالی انرژی مغناطیسی آن نیز MG·Oe (44 T·A/m)5.5 است. این بدان معناست که alnico می تواند در مدارهای مغناطیسی بسته شار مغناطیسی شدیدی ایجاد کند، اما مقاومت نسبتاً کمی در برابر دشارژ شدن دارد. قدرت میدان در قطب های هر آهنربای دائمی بستگی زیادی به شکل آهنربا دارد و معمولاً بسیار کمتر از قدرت ماندگاری (remanence strength) ماده است. آلیاژهای Alnico دارای بالاترین درجه حرارت کوری از در بین مواد مغناطیسی هستند (حدود 800 درجه سانتیگراد (1470 درجه فارنهایت) ) ، اگرچه حداکثر درجه حرارت کاری معمولاً به حدود 538 درجه سانتیگراد (1000 درجه فارنهایت) محدود می شود. آلنیکو تنها نوع آهنربایی است که حتی در صورت گرم شدن (تا مرز قرمز شدن از داغی) از قدرت مغناطیسی مفیدی برخوردارند. این ویژگی و همچنین تردی و نقطه ذوب بالای آن ، نتیجه پیوند بین فلزی بین آلومینیوم و سایر مواد تشکیل دهنده است. اگر به طور صحیح از آن استفاده شود، آلنیکو یکی از پایدارترین آهنربا خواهد بود. آهنرباهای Alnico برخلاف آهنرباهای سرامیکی رسانای الکتریکی هستند.

آهنرباهای آلنیکو به طور سنتی با استفاده از اعدادی که توسط انجمن تولیدکنندگان مواد مغناطیسی (MMPA) تعیین شده است ، طبقه بندی می شوند ، به عنوان مثال ، آلنیکو 3 یا آلنیکو 5. این طبقه بندی ها ترکیب شیمیایی و خواص مغناطیسی را نشان می دهد. (خود شماره های طبقه بندی هیچ ارتباط مستقیمی با خصوصیات آهنربا ندارند ؛ به عنوان مثال ، یک عدد بالاتر لزوماً نشان دهنده آهنربا قوی تر نیست.). این سیستم طبقه بندی ، در حالی هنوز مورد استفاده قرار می گیرند که با توجه به سیستم جدیدی که توسط MMPA ایجاد گردیده منسوخ شده است. این سیستم آهنرباهای Alnico را بر اساس حداکثر انرژی مغناطیسی طبقه بندی می کند. (مانند سیستم طبقه بندی IEC).

آهنرباهای آلنیکو با فرآیندهای ریخته گری یا تفجوش (سینترینگ) تولید می شوند. ریخته گری آلنیکو با استفاده از روش های مرسوم و با استفاده از قالب های ماسه ای تولید می شود. آهنرباهای سینتر شده آلنیکو نیز با استفاده از روش های متالوژی پودر تولید می شوند. این روش برای هندسه های پیچیده مناسب است. بیشتر آلنیکوهای تولید شده ناهمسانگرد (آنایزوتروپیک) هستند ، به این معنی که جهت مغناطیسی دانه ها در یک جهت قرار دارد. جهت دار کردن مغناطیسی آهنرباهای ناهمسانگرد آلنیکو با گرم کردن آنها بالاتر از دمای بحرانی و خنک سازی در حضور یک میدان مغناطیسی انجام می شود. آلنیکوی ناهمسانگرد برای ایجاد خواص مغناطیسی مطلوب به عملیات حرارتی مناسب احتیاج دارد (بدون انجام عملیات حرارتی، مقاومت در برابر دشارژ شدن آلنیکو بسیار پایین است). آهنرباهای آلنیکو با اعمال یک میدان مغناطیسی خارجی به آن در هنگام خنک شدن از 900 درجه سانتیگراد (1650 درجه فارنهایت) تا 800 درجه سانتیگراد (1470 درجه فارنهایت) ، در نزدیکی دمای نقطه کوری ، جهت دار می شوند. بدون اعمال یک میدان مغناطیسی خارجی، ناهمسانگردی های محلی با جهت های مختلف به دلیل مغناطش خود به خودی وجود خواهد داشت.

آهنربای Alnico به طور گسترده ای در صنایع ای که به آهنرباهای دائمی قوی نیاز است استفاده می شود. به عنوان مثال می توان به موتورهای الکتریکی، گیتار برقی، میکروفون، محیط های دما بالا، استفاده در روغن های داغ، ژنراتورها، طیف سنج های جرمی، سنسورها و ابزارهای اندازه گیری دقیق، صنایع هوافضا، بلندگوها و لوله های مگنترون اشاره کرد.