磁铁，磁性金属和非磁性金属的快速指南

早在2500年前，古代文明就发现了第一块磁铁。在公元12世纪和13世纪期间，磁罗盘在欧洲和中国广泛用于导航。

磁铁在现代技术中很重要。由于广泛应用于工业、汽车、科学和日常家用设备的磁铁电路部件的需求不断增长，磁铁市场持续增长。

磁力:是什么?

磁力可以被描述为一种吸引和排斥有磁性物体的力。这种力是由穿透不同介质的磁场所介导的。

有些材料天生具有磁性作为默认属性。但是，某些材料可以根据要求进行磁化或消磁。

是什么在金属中产生磁性?

磁性是由电子的运动引起的。它类似于电流。当电子自旋时，它们会产生一个小偶极子。

如果自旋平衡，这些自旋的合力可以忽略不计。另一方面，如果有许多未配对的元素，那么磁矩就会变得非常大。由于这个过程，金属周围产生了磁场。

电流也能产生磁场。通过导线的电流会产生圆形磁场。电力导体附近的电流产生的磁场也可以用来产生电流。

它导致了许多利用磁和电的创新设备和应用的发现。电磁理论解释了很多现代技术的进步。

有什么磁铁可用

磁铁有很多种。磁性金属可以根据其特性保持活性的时间来区分。因此，磁铁可以分为以下几类:

• 永久
• 临时
• 电磁铁

永久磁铁

说到磁铁，我们就会想到永磁体。磁场可以通过对这些物体磁化而产生。作为一个完美的例子，冰箱贴，它通常挂在冰箱门上。

大多数永磁体含有铁、镍或钴。

永磁体由两种类型制成:硬磁体和软磁体。“硬”磁性金属往往在很长一段时间内保持磁性。以下是一些常见的例子

• 铝镍钴合金是一种由铝、镍和钴组成的合金。铝镍钴合金可以制成坚固的永磁体。消费电子和工业应用广泛使用它们。这种材料可以在大型电机、麦克风、扬声器、电吉他拾音器和微波炉中找到。
• 铁素体是一种陶瓷化合物，由氧化铁和其他元素(锶或钡)组成。铁氧体的应用包括冰箱磁铁和小型电动机。
• 钕磁铁(永磁)是一种稀土磁体，由钕、铁和硼合金组成。通用汽车公司和住友特种金属公司在1982年发明了它们。目前可用的最强的永磁体是钕磁体。它们的应用包括无线工具、硬盘驱动器和磁性紧固件。
• 钐钴合金也是稀土磁体，通常用于特殊应用，如航空航天。

“软”磁性金属的磁化是可能的，但它们很快就会失去磁性。典型的例子包括铁硅合金和镍铁合金。这类材料通常用于电子产品，例如变压器和磁屏蔽。

永磁体的内部结构产生磁场。它们通常不会轻易失去磁性。铁磁性金属可以制成永磁体，无论外界影响如何都不会失去磁场。它们可以承受退磁力，因此是稳定的。

永磁材料的内部结构是了解永磁体的关键。当材料的畴向同一方向排列时，就会显示出磁性。畴是材料结构中的微小磁源。

铁磁材料的畴在强磁体中排列。

地核表现得像一块永磁体，因为地核内部存在类似的条件。但是请注意，地球的地理北极实际上是磁南极。

暂时的磁铁

临时磁铁是一种在磁场中像永磁体一样工作的磁铁，但离开磁场后就失去磁性。在一定条件下，临时磁铁保持其磁性。如果这些条件不再存在，磁场就会消失。

临时磁铁的例子包括低磁性的软材料，如退火的铁和钢。在强磁场的存在下，它们具有磁性。他们的强制力很低。

如果你见过附近有永久磁铁时回形针粘在一起的情况，那么你就知道它是如何工作的了。

磁场会使回形针变成临时磁铁，吸引其他回形针。如果没有永磁体，回形针就会失去磁性。

电磁铁

当电流通过电磁铁时，磁场就产生了。它们的应用是多样化的。例如，电机、发电机、继电器、耳机等都使用电磁铁。

电磁铁有铁磁性的核心被线圈线圈包围。把电线连接到电源上，就产生了强磁场。它被铁磁性材料进一步放大。根据电流的不同，电磁铁的威力非常大。

磁力也可以通过按一个按钮来开启和关闭。磁力有一些特殊的性质，我们可以用在我们的应用中，因为这个特殊的性质。

磁铁是由什么制成的

磁铁是由一组叫做铁磁性金属的金属构成的。镍和铁就是这些金属的例子。这类金属的独特之处在于它们能被均匀磁化。通过询问磁铁如何工作，我们的意思是磁铁的磁场如何作用于物体。找出这个问题的答案是很有趣的。

每一种材料都包含几个称为畴的小磁场。这些领域彼此独立，面向不同的方向是很常见的。然而，当施加强磁场时，所有铁磁性金属的磁畴都可以对齐，从而产生更强的磁场。大多数磁铁都是用这种方法制成的。

磁场强度

哪些是最强的磁铁?

稀土磁体是当今最强大的磁体。稀土磁体中最强的是钕磁体。只要磁路状况良好，钐钴磁铁在高温(约150°C及以上)下的性能优于新磁铁。

什么会影响磁铁的强度?

磁体强度受多种因素影响，包括:

• 温度

• 辐射

• 外部磁场，如来自大电流

• 靠近另一磁铁的磁铁(斥力)

• 腐蚀-一些磁铁需要保护涂层，以防止它们在高湿环境中腐蚀(如钕铁硼磁铁)

在现代磁铁材料中，冲击和振动没有任何影响，除非冲击或振动大到足以损坏磁铁。

磁铁能永远保持它的强度吗?

只要磁铁被储存在远离对其磁性有负面影响的因素的地方，如电线、其他磁铁、高温等，理论上它就会永远保持其磁性。

有磁性的金属有哪些?

磁场能以多种方式与金属相互作用。这完全取决于材料的内部结构。与磁场相互作用的金属主要有三种:

• 铁磁
• 顺
• 抗磁性

磁铁会被铁磁性金属强烈吸引，而其他金属则不会。顺磁性金属也会引起人们对磁铁的注意，尽管它们吸引磁铁的方式非常微弱。另一方面，当放置在磁铁附近时，抗磁性材料显示出弱斥力。只有铁磁性金属才被认为是真正具有磁性的。

图-磁性金属vs非磁性金属(请注意铝和铜确实与不断变化的磁场相互作用)

磁性金属一览表

以下是一些最著名的磁性金属。有些总是有磁性的。然而，有些材料，如不锈钢，除非具有某种化学成分，否则不会表现出磁性。

铁

铁等铁磁性金属是众所周知的。事实上，它是最强的铁磁性金属。我们的星球从它那里接收磁性，它构成了地球核心的很大一部分。因此，地球自身就像一块永磁体。

有许多因素导致铁的磁性。除了原子层面的电子自旋外，它的晶体结构也起着重要作用。如果没有这一点，铁将是一种无磁性的金属。

根据晶体结构的不同，铁有不同的性质。

铁的体心立方(bcc)结构的α - fe结构使其具有铁磁性。同时，它在面心立方(fcc) γ - fe结构中不显示磁性。例如，β - fe结构表现出顺磁性。

图-磁场中的铁屑

镍

镍也是一种受欢迎的磁性金属，具有铁磁性。它的化合物也存在于地核中。镍在历史上一直被用来制造硬币。镍现在被用于电池、涂料、厨房设备、电话、建筑、交通和珠宝。镍铁是不锈钢的关键成分，是由镍制成的。

镍也是铝镍钴磁铁(由铝、镍和钴制成)的组成部分。

钴

钴是一种铁磁性金属。在过去的100年里，钴因其优异的磁性得到了广泛的应用。

钴可以用来制造软磁体和硬磁体。与其他软磁铁相比，钴基磁铁有许多优点。特别是，它们的饱和点很高，居里温度在950…990°摄氏度。因此，它们可以用于高温应用(高达500°C以下)。

钴合金用于硬盘、风力涡轮机、核磁共振机、电机、执行器和传感器。

钢

由于铁的含量，钢也表现出铁磁性。钢在大多数情况下会被磁铁吸引。用钢制造永久磁铁也是可能的。

例如，钢种EN C15D的铁含量在98.81到99.26%之间。这种钢种含铁率很高。结果，铁的铁磁特性转移到钢上。

不锈钢

有些不锈钢有磁性，有些则没有．合金钢通过向合金中添加铬而成为不锈钢，其成分和分子结构导致铁素体和马氏体不锈钢具有磁性。

另一方面，奥氏体钢由于其分子结构而不显示铁磁性。因此，它可以用于MRI机器。

镍的含量是造成磁差的主要原因。氧化层的加强提高了防腐蚀能力，但它也改变了不锈钢的结构。

稀土金属

除了上述金属外，一些稀土元素的化合物也是铁磁性的。钆、钐和钕都是磁性稀土金属。

利用上述金属与铁、镍和钴结合，可以制造出具有不同性能的磁铁。这类磁铁具有特定用途所需的特定特性。

例如，在涡轮机械和高性能电动机中发现了钐钴磁铁。

哪些金属是无磁性的?

在元素周期表中，只有少数金属是有磁性的。其他常见金属是无磁性的。以下是其中的一些。

非磁性金属清单

铝

铝的晶体结构与锂和镁的晶体结构一样，使其无磁性。这三种材料都是顺磁性金属的例子。

尽管铝的腐蚀可以发生在各种各样的方式，它是众所周知的耐腐蚀环境。加上它的重量轻，这使它成为许多工业中有用的金属。必威体育手机随行

黄金

黄金和大多数金属一样，是一种抗磁性金属。所有的抗磁性金属，包括金，对纯形式的磁铁都有微弱的磁性吸引力。

银

另一种非磁性金属是银。抗磁性使这种金属无磁性。

众所周知，像银这样的金属具有最强的导电性、导热性和反射率。当加热时，它变得非常柔软和有延展性。此外，它以其高抗腐蚀性而闻名。

今天，它被广泛用于珠宝和货币的生产。它也被用于制造太阳能电池板和水过滤器。

铜

铜本身没有磁性，但它与磁铁以某种方式相互作用(例如:涡流)。发电厂利用这一特性来发电。

利用这一原理，金属探测器可以探测到金、银等非磁性金属。然而，对于大多数实际目的来说，这种交互是不够的，并且限制了可能应用程序的数量。

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