domingo, 17 de mayo de 2009

MATERIALES MAGNETICOS

DEFINICION

En física, el magnetismo es un fenómeno por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro y sus aleaciones que comúnmente se llaman imanes. Sin embargo todos los materiales son influenciados, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético.
También el magnetismo tiene otras manifestaciones en física, particularmente como uno de los dos componentes de la onda electromagnética, como, por ejemplo, la luz.


Clasificación de los Materiales Magnéticos
Tipo de Material
Características
No magnético
No facilita o permite el paso de las líneas de Campo magnético.Ejemplo: el Vacío.


Diamagnético
Material débilmente magnético. Si se sitúa una barra magnética cerca de él, esta lo repele.Ejemplo: Bismuto (Bi), Plata (Ag), Plomo (Pb), Agua.

Paramagnético
Presenta un magnetismo significativo. Atraído por la barra magnética.Ejemplo: Aire, Aluminio

(Al), Paladio (Pd), Magneto Molecular.

Ferromagnético
Magnético por excelencia o fuertemente magnético. Atraído por la barra magnética.Paramagnético por encima de la temperatura de Curie(La temperatura de Curie del hierro metálico es aproximadamente unos 770 °C).Ejemplo: Hierro (Fe), Cobalto (Co), Níquel (Ni), Acero suave.

Antiferromagnético
No magnético aun bajo acción de un campo magnético inducido.Ejemplo: Óxido de Manganeso(MnO2).

Ferrimagnético
Menor grado magnético que los materiales ferromagnéticos.Ejemplo: Ferrita de Hierro.


Superparamagnético
Materiales ferromagnéticos suspendidos en una matriz dieléctrica.Ejemplo: Materiales utilizados en cintas de audio y video.

Ferritas
Ferrimagnético de baja conductividad eléctrica.Ejemplo: Utilizado como núcleo inductores para aplicaciones de corriente alterna.


Materiales magnéticos blandos
Los materiales magnéticos blandos son fácilmente imanables y desimanables
presentando curvas de histéresis de apariencia estrecha con bajos campos
coercitivos y alta saturación, figura 4.8 .a. y teniendo por tanto altas permeabilidades
magnéticas m. Este hecho es debido a la presencia de pocas imperfecciones y
defectos que constituyen obstáculos al movimiento de paredes de los dominios
magnéticos ó al giro de la imanación dentro de un dominio. Igualmente, y para
favorecer estos movimientos, se requieren bajas constantes de anisotropía y de
magnetostricción. El uso de estos materiales está centrado en núcleos para
transformadores, motores, generadores
Ejemplos de materiales magnéticos blandos y sus
aplicaciónes

Aleaciones de Fe y Si.
Los materiales magnéticos blandos de más amplia
utilización, por ejemplo en motores, tranformadores ó generadores, son las
aleaciones de Fe con 3-4% en peso de Si. Al añadir Si en solución sólida al Fe, la
aleación resultante presenta unas pérdidas de energía por histéresis menores,
volviéndose más blando magnéticamente, como consecuencia de varios fenómenos.
Primero disminuyen los intersticiales de oxígeno presentes atrapados por el Si; estos
intersticiales son unos defectos que dificultan el movimiento de las paredes de los
dominios. Además existe una reducción de la energía de anisotropía
magnetocristalina y de la magnetostricción provocando un aumento de la
permeabilidad magnética. Finalmente, la adicción de Si da lugar a un aumento en la
resistividad eléctrica disminuyendo las perdidas por corrientes parásitas, hecho
importante en transformadores y máquinas funcionando en corriente alterna. Como
efectos negativos aparecen la disminución de la imanación de saturación y de la
temperatura de Curie de la aleación. Ademas disminuye la ductilidad del Fe
provocando que para contenidos de Si mayores del 4% no se puede laminar el
material.


Vídrios metálicos.
Los vidrios metálicos son una clase relativamente nueva de
materiales metálicos cuya característica dominante es una estructura no cristalina
(amorfa). Se fabrican por un proceso de solidificación rápida (~106 °C/s). Los vidrios
metálicos tienen una propiedades notables: son muy fuertes, muy duros con alguna
flexibilidad, y muy resistentes a la corrosión. Magnéticamente son materiales muy
blandos, y esa es una de las principales razones de su importancia. Consisten
esencialmente en combinaciones de los metales ferromagnéticos Fe, Co y Ni con los
metaloides B y Si. En los vidrios metálicos, al no haber fronteras de grano ni
anisotropía cristalina de gran alcance, las paredes de los dominios se mueven con
facilidad, la energía de anisotropía es practicamente 0, las pérdidas de histéresis son
muy pequeñas y poseen una alta permeabilidad. Además, al ser materiales amorfos,
su resistividad es alta, es decir, las pérdidas por corrientes parásitas serán muy
pequeñas.
Aleaciones de Fe y Ni.

Poseen energías magnetocristalina y magnetostrictiva muy
bajas, y por eso tienen mayores permeabilidades a campos bajos que las aleaciones
de Fe-Si, tabla 4.1. Los materiales más conocidos son el Permalloy (Fe + 45%Ni) y
el Supermalloy (79% Ni). Su aplicación más importante es la comunicación de alta.
sensibilidad, en la que el equipo ha de recibir o transmitir pequeñas señales.


Materiales magnéticos duros
Los materiales magnéticos duros se caracterizan por una alta fuerza
coercitiva Hc y una alta inducción magnética remanente Br; de este modo, los ciclos
de histéresis de estos materiales son anchos y altos. Estos materiales se imanan en un campo magnético lo suficientemente fuerte como para orientar sus dominios magnéticos en la dirección
del campo aplicado. Una parte de la energía aplicada del campo se convierte en
energía potencial que se almacena en el imán permanente producido. Un imán
permanente, por consiguiente, se encuentra en un estado de energía relativamente
alto, comparado con un imán que no está imanado. Los materiales magnéticos duros
son difíciles de desimanar, una vez imanados debido básicamente a sus altas
constantes de anisotropía cristalina y a defectos que imposibilitan el movimiento de
las paredes de dominio. Para comparar las fuerzas de los imanes permanentes se
escoge el cuadrante izquierdo superior de la curva de histéresis, y a partir de ella se
calcula el producto energético máximo, (BH)máx , que es el máximo valor del
producto de B por H. Este producto es una medida de la energía potencial
magnética de un material magnético duro por unidad de volumen y teóricamente se
demuestra que no puede superar el valor 2 / 2
0 s M m . Por tanto, y con el objetivo de
maximizar el producto energético máximo es interesante trabajar con materiales de
alta imanación de saturación.


Ejemplos de materiales magnéticos duros y sus
aplicaciónes
Alnico
(aleaciones de Al, Ni y Co). Las aleaciones alnico son aleaciones de Al, Ni
y Co más Fe como material base, y son los más importantes materiales magnéticos
duros que se utilizan hoy en día. En EEUU cuentan con un 35% del mercado de los
materiales magnéticos. Estas aleaciones se caracterizan por un producto (BH)máx
muy alto, una alta imanación remanente y una fuerza coercitiva moderada.

Aleaciones de las Tierras Raras.

Las aleaciones de tierras raras se están
empezando a producir a gran escala y tienen propiedades magnéticas superiores a
las de cualquier material magnético comercial. Presentan los mayores productos de
energía, (BH)máx, y fuerzas coercitivas muy altas. El origen del magnetismo en los
elementos de las tierras raras se debe casi completamente a sus electrones
desapareados 4f. Hay dos grupos principales de materiales magnéticos basados en
tierras raras: unos basados en una fase única de SmCo5, y otros basados en
aleaciones endurecidas por precipitación, de composición aproximada Sm(Co,Cu)7,5.
Los imanes basados en la fase simple SmCo5 son los de uso más común. El
mecanismo de coercitividad se basa en la nucleación y fijación de las paredes de
dominio de las superficies y fronteras de grano. Estos materiales se fabrican
mediante técnicas de metalurgia de polvos usando partículas finas (1-10 mm). Al
aplicarles presión durante la compactación, las partículas son alineadas en un
campo magnético. Un posterior tratamiento de sinterización previene el crecimiento
de las partículas prensadas.


El fenómeno del magnetismo es ejercido por un campo magnético, p.e. una corriente eléctrica o un dipolo magnético crea un campo magnético, éste al girar imparte una fuerza magnética a otras partículas que están en el campo.
Por ejemplo, del movimiento de electrones en una corriente eléctrica o en casos del movimiento orbital de los electrones alrededor del núcleo atómico. Estas también aparecen de un dipolo magnético intrínseco que aparece de los efectos cuánticos, p.e. del spin de la mecánica cuántica.
La misma situación que crea campos magnéticos (carga en movimiento en una corriente o en un átomo y dipolos magnéticos intrínsecos) son también situaciones en que el campo magnético causa sus efectos, creando una fuerza. Cuando una partícula cargada se mueve a través de un campo magnético B, se ejerce una fuerza F dado por el producto cruz.

Pequeña explicación del magnetismo
Cada electrón es por su naturaleza, un pequeño imán. Ordinariamente, innumerables electrones de un material están orientados aleatoriamente en diferentes direcciones, pero en un imán casi todos los electrones tienden a orientarse en la misma dirección, creando una fuerza magnética grande o pequeña dependiendo del número de electrones que estén orientados.
Además del campo magnético intrínseco del electrón, algunas veces hay que contar también con el campo magnético debido al movimiento orbital del electrón alrededor del núcleo. Este efecto es análogo al campo generado por una corriente eléctrica que circula por una bobina. De nuevo, en general, el movimiento de los electrones no da lugar a un campo magnético en el material, pero en ciertas condiciones, los movimientos pueden alinearse y producir un campo magnético total medible.
El comportamiento magnético de un material depende de la estructura del material y, particularmente, de la configuración electrónica.



4 comentarios:

  1. tu expo considero que estuvo interesante ya que hablaste acerca de los materiales magneticos duros que son los que se caracterizan por la alta fuerza coercitiva entre otras cosas interesante sque hablaste

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  2. La compañera nos explico a cerca de los materiales magneticos blandos son fácilmente imanables y desimanables,los duros se caracterizanEl fenómeno del magnetismo es ejercido por un campo magnético, p.e. una corriente eléctrica o un dipolo magnético crea un campo magnético, éste al girar imparte una fuerza magnética a otras partículas que están en el campo.
    por una alta fuerza
    coercitiva Hc y una alta inducción magnética remanente Br; de este modo, los ciclos son anchos y altos

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  3. aqui se hablo acerca de los materiales magneticos y del fenomeno del magnetismo y de como eeste depende de la estructura del material y de su configuracion electronica.

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  4. la exposicion dela compañera estuvo muy interesante porque nos explicosobre los materiales magneticos y los fenomenos del magnetismo y sobre el pintad de etales con magnetismo

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