هو النيكل المغناطيسي? | ملكيات, المغناطيسية, سبائك النيكل

يعد النيكل أحد أهم المعادن الهندسية في العالم, تقدر قيمتها بمقاومتها الاستثنائية للتآكل, أداء درجات الحرارة العالية, خصائص صناعة السبائك ممتازة, وخصائص مغناطيسية فريدة من نوعها.

إنه يلعب دورًا حاسمًا في الصناعات التي تتراوح من الطيران والإلكترونيات إلى المعالجة الكيميائية, الطاقة المتجددة, الأجهزة الطبية, والتصنيع الدقيق.

سواء استخدمت في الفولاذ المقاوم للصدأ, superalloys, بطاريات قابلة للشحن, أو المكونات الكهرومغناطيسية, يساهم النيكل في خصائص لا يمكن أن توفرها سوى القليل من المعادن الأخرى في وقت واحد.

ومن هذه الخصائص, المغناطيسية كثيرا ما يثير الأسئلة. يعرف الكثير من الناس أن الحديد مغناطيسي, في حين أن النحاس والألمنيوم ليسا كذلك.

يحتل النيكل موقعًا مثيرًا للاهتمام لأنه واحد فقط ثلاثة معادن عنصرية تكون مغناطيسية بشكل طبيعي في درجة حرارة الغرفة, جنبا إلى جنب مع الحديد (الحديد) والكوبالت (شركة).

لكن, السلوك المغناطيسي للنيكل أكثر تعقيدًا من مجرد نعم أو لا.

عوامل مثل تكوين السبائك, درجة حرارة, الهيكل البلوري, العمل البارد, والمعالجة الحرارية يمكن أن تغير بشكل كبير أدائها المغناطيسي.

1. هو النيكل المغناطيسي?

ما هو النيكل?

النيكل (رمز كيميائي في, العدد الذري 28) هو معدن انتقالي أبيض فضي ينتمي إلى المجموعة 10 من الجدول الدوري.

إنها تمتلك مزيجًا ممتازًا من مقاومة التآكل, صلابة, ليونة, الموصلية الكهربائية, والاستقرار الحراري, مما يجعلها واحدة من عناصر صناعة السبائك الأكثر استخدامًا في الصناعة الحديثة.

إجابة قصيرة: نعم، النيكل ذو مغناطيسية حديدية بطبيعته

الجواب البسيط هو نعم.

النيكل النقي المغناطيسية بشكل طبيعي في درجة حرارة الغرفة. وهذا يعني أنه يمكن:

• تنجذب بقوة للمغناطيس الدائم.
• تصبح ممغنطة تحت مجال مغناطيسي خارجي.
• يحتفظ بجزء من مغنطته بعد إزالة المجال الخارجي.
• تشكل مجالات مغناطيسية تصطف لإنتاج مجال مغناطيسي دائم.

ينتمي النيكل إلى مجموعة حصرية من المعادن الأولية التي تظهر مغناطيسية حديدية عفوية في الظروف العادية.

أعلى من درجة حرارة كوري, لم يعد النيكل يتصرف كمادة مغناطيسية حديدية، بل أصبح بدلاً من ذلك ممغنطيسي, الاستجابة ضعيفة فقط للمجالات المغناطيسية الخارجية.

لماذا النيكل مغناطيسي؟

تنشأ مغناطيسية النيكل من الهيكل الإلكتروني-خاصة, ترتيب الإلكترونات في مداره ثلاثي الأبعاد. النيكل لديه التكوين الإلكتروني [AR] 3د⁸ 4ث².

وهذا يعني أن هناك إلكترونين غير متزاوجين في الغلاف الفرعي ثلاثي الأبعاد. تخلق هذه الإلكترونات غير المتزاوجة عزمًا مغناطيسيًا صافيًا.

عندما تصطف العزوم المغناطيسية للذرات المتجاورة في نفس الاتجاه, تصبح المادة مغناطيسية حديدية.

هذا المحاذاة مدفوع بظاهرة ميكانيكية كمومية تسمى تفاعل التبادل, الذي يفضل المحاذاة المتوازية لدوران الإلكترون في بعض المعادن.

في النيكل, تفاعل التبادل قوي بما يكفي للحفاظ على محاذاة الدوران المتوازية حتى 358 درجة مئوية (درجة حرارة كوري).

2. فهم المغناطيسية في المعادن

ما هي المغناطيسية?

المغناطيسية هي ظاهرة فيزيائية تنشأ من حركة ودوران الإلكترونات داخل الذرات.

يولد كل إلكترون مجالًا مغناطيسيًا صغيرًا, ولكن ما إذا كانت المادة تظهر مغناطيسية ملحوظة يعتمد على كيفية تفاعل هذه العزوم المغناطيسية الذرية معًا.

في معظم المعادن, العزوم المغناطيسية الفردية إما أن تتزاوج مع دورانات معاكسة أو تظل موجهة بشكل عشوائي, مما يؤدي إلى مغناطيسية قليلة أو معدومة.

في المواد المغناطيسية مثل النيكل, لكن, تتفاعل العزوم الذرية المجاورة بقوة كافية لتصطف تلقائيًا على مناطق كبيرة, إنتاج مجال مغناطيسي قابل للقياس.

الأنواع الرئيسية للمواد المغناطيسية

3. لماذا النيكل هو المغناطيسية الحديدية

تعود جذور مغناطيسية النيكل إلى مبادئ ميكانيكا الكم بدلاً من الكهرومغناطيسية الكلاسيكية.

على عكس المعادن العادية, يمتلك النيكل بنية إلكترونية تسمح لملايين العزوم المغناطيسية الذرية بالتعاون والمحاذاة في مناطق كبيرة, خلق مجال مغناطيسي عياني قوي.

تنتج هذه الظاهرة من التأثيرات المشتركة لدوران الإلكترون, تفاعلات التبادل, الهيكل البلوري, وتشكيل المجال المغناطيسي.

التركيب الذري للنيكل

تحتوي على ذرات النيكل 28 الإلكترونات مرتبة حول نواة 28 البروتونات.

في حين أن الإلكترونات الداخلية مرتبطة بإحكام ولا تساهم إلا قليلاً في السلوك المغناطيسي, الخارجي 3د الإلكترونات تلعب دورا حاسما.

يتبلور النيكل في مكعب محوره الوجه (لجنة الاتصالات الفيدرالية) شعرية في درجة حرارة الغرفة.

هذا الترتيب الذري عالي الترتيب يضع ذرات النيكل المجاورة قريبة بما يكفي لتداخل وظائف موجة الإلكترون الخاصة بها, تمكين التفاعلات المغناطيسية القوية في جميع أنحاء البلورة.

التكوين الإلكتروني

التكوين الإلكتروني للحالة الأرضية للنيكل هو:

[AR] 3د⁸ 4ث²

المملوءة جزئيا 3د المداري يحتوي على إلكترونات غير متزاوجة, يمتلك كل منها لحظة مغناطيسية جوهرية بسبب دوران الإلكترون.

لو ظلت هذه اللحظات موجهة بشكل عشوائي, سوف تظهر المادة فقط مغناطيسية ضعيفة. بدلاً من, يسمح التركيب الذري للنيكل للدوران المتجاور بالتفاعل بشكل تعاوني.

تبادل التفاعل

الآلية الرئيسية المسؤولة عن المغناطيسية الحديدية للنيكل هي تفاعل التبادل, تأثير ميكانيكي الكم ينشأ من تداخل وظائف موجة الإلكترون المجاورة.

يفضل هذا التفاعل المحاذاة المتوازية للإلكترونات المجاورة لأنه يقلل من الطاقة الإجمالية للبلورة. نتيجة ل:

• العزوم المغناطيسية الذرية المجاورة تصطف بشكل عفوي.
• تتطور مناطق كبيرة من الذرات الممغنطة بشكل منتظم.
• المغنطة موجودة حتى بدون وجود مجال مغناطيسي خارجي.

على الرغم من أن العزم المغناطيسي لذرة النيكل الفردية أصغر من الحديد, إن المحاذاة الجماعية لمليارات الذرات تولد سلوكًا مغناطيسيًا كبيرًا.

المجالات المغناطيسية

لتقليل الطاقة المغناطيسية الإجمالية, النيكل لا يتصرف كمغناطيس عملاق.

بدلاً من, وهي مقسمة إلى العديد من المجهرية المجالات المغناطيسية, تحتوي كل منها على ملايين الذرات مع محاذاة لحظاتها المغناطيسية في نفس الاتجاه.

في قطعة غير ممغنطة من النيكل:

• المجالات تشير في اتجاهات مختلفة.
• مجالاتهم المغناطيسية تلغي بعضها البعض إلى حد كبير.
• تعرض المادة القليل من المغناطيسية الخارجية.

عندما تتعرض لمجال مغناطيسي خارجي:

• توسيع المجالات الموجهة بشكل إيجابي.
• تتحرك جدران المجال.
• تدور السبينات الذرية باتجاه المجال المطبق.
• المغنطة الشاملة تزداد بسرعة.

إذا كان المجال المغناطيسي قويا بما فيه الكفاية, تصبح معظم المجالات متسقة, ويقترب النيكل التشبع المغناطيسي.

درجة حرارة كوري

يبقى النيكل مغنطيسيًا حديديًا فقط أسفله درجة حرارة كوري, تقريبًا 358درجة مئوية (631 ك).

تحت درجة الحرارة هذه:

• التفاعلات التبادلية تهيمن.
• المجالات المغناطيسية تبقى مستقرة.
• يتم الحفاظ على السلوك المغناطيسي القوي.

فوق درجة حرارة كوري:

• الطاقة الحرارية تعطل محاذاة الدوران.
• انهيار المجالات المغناطيسية.
• التحولات النيكل إلى ممغنطيسي مادة, تظهر فقط مغناطيسية ضعيفة في مجال خارجي.

يعد هذا التحول المعتمد على درجة الحرارة أحد الاعتبارات المهمة في التطبيقات التي تتضمن درجات حرارة تشغيل مرتفعة, مثل المحركات الكهربائية, مولدات, أجهزة الاستشعار, والمعدات الصناعية ذات درجة الحرارة العالية.

4. العوامل المؤثرة على مغناطيسية النيكل

على الرغم من أن النيكل النقي مغنطيسي بطبيعته, سلوكه المغناطيسي ليس ثابتًا في جميع ظروف الخدمة.

قوة المغنطة, نفاذية المغناطيسية, ويمكن أن يتغير الاستقرار المغناطيسي بشكل كبير حسب درجة الحرارة, تكوين سبائك, المعالجة الميكانيكية, البنية المجهرية, وبيئة التشغيل المحيطة.

درجة حرارة

درجة الحرارة هي العامل الأكثر تأثيرا على مغناطيسية النيكل.

مع ارتفاع درجة الحرارة, تسبب الطاقة الحرارية اهتزازًا ذريًا أكبر, التعطيل التدريجي لمحاذاة المجالات المغناطيسية المسؤولة عن المغناطيسية الحديدية.

تحتها درجة حرارة كوري (حوالي 358 درجة مئوية / 676درجة فهرنهايت), يحافظ النيكل على مغنطة تلقائية ويظهر سلوكًا مغناطيسيًا قويًا.

مع اقتراب درجة الحرارة من نقطة كوري, تنخفض النفاذية المغناطيسية ومغنطة التشبع بسرعة.

بمجرد تجاوز درجة حرارة كوري, المجالات المغناطيسية تنهار, ويخضع النيكل لمرحلة انتقالية من مادة مغناطيسية حديدية إلى مادة مغناطيسية.

في هذه الحالة, فهو يستجيب بشكل ضعيف فقط للمجال المغناطيسي الخارجي ولم يعد يحتفظ بمغنطة دائمة.

الأهم من ذلك, هذا التحول يمكن عكسه. إذا تم تبريد المادة إلى ما دون درجة حرارة كوري دون الخضوع لتغيرات هيكلية مجهرية كبيرة أو أكسدة, يتم استعادة خصائصه المغناطيسية.

تكوين سبائك

إن إضافة عناصر صناعة السبائك لها تأثير عميق على الخصائص المغناطيسية للنيكل لأنها تغير البنية الإلكترونية والشبكة البلورية.

عناصر مثل حديد و الكوبالت بشكل عام، يتم تعزيز السلوك المغناطيسي الحديدي عن طريق زيادة تفاعلات التبادل المغناطيسي, في حين إضافات صناعة السبائك بما في ذلك الكروم, الموليبدينوم, المنغنيز, نحاس, والسيليكون تميل إلى تقليل النفاذية المغناطيسية عن طريق تثبيت المراحل غير المغناطيسية أو تعطيل محاذاة المجال المغناطيسي.

بالتالي, تُظهر سبائك النيكل نطاقًا واسعًا من السلوك المغناطيسي.

سبائك النيكل والحديد مثل بيرمالوي تم تصميمها خصيصًا لتحقيق نفاذية مغناطيسية عالية للغاية للمحولات, التدريع المغناطيسي, وأجهزة الاستشعار الدقيقة.

في المقابل, سبائك عالية الأداء مقاومة للتآكل مثل إنكونيل, هاستيلوي, والعديد من الدرجات مونيل تم تصميمها في المقام الأول للأداء الميكانيكي والكيميائي, مما يؤدي إلى خصائص ضعيفة أو غير مغناطيسية تقريبًا.

وهذا ما يفسر لماذا لا يمكن استخدام محتوى النيكل وحده للتنبؤ بما إذا كانت السبيكة ستكون مغناطيسية بقوة أم لا.

التركيب البلوري والبنية المجهرية

يرتبط السلوك المغناطيسي للنيكل ارتباطًا وثيقًا بمكعبه المتمركز حول الوجه (لجنة الاتصالات الفيدرالية) التركيب البلوري وترتيب المجالات المغناطيسية داخل المادة.

حجم الحبوب, اتجاه الحبوب, توزيع المرحلة, يترسب, والعيوب البلورية كلها تؤثر على حركة جدران المجال المغناطيسي.

المواد ذات الحبوب الموحدة والضغط الداخلي المنخفض تظهر بشكل عام أداءً مغناطيسيًا أكثر استقرارًا ويمكن التنبؤ به, في حين أن الهياكل المجهرية غير المتجانسة يمكن أن تقلل من النفاذية المغناطيسية وتزيد من التباطؤ المغناطيسي.

أثناء عمليات التصنيع مثل الصب, تزوير, المتداول, أو المعالجة الحرارية, التغييرات في مورفولوجيا الحبوب والضغط المتبقي تعدل بنية المجال, مما يؤدي إلى اختلافات قابلة للقياس في الخواص المغناطيسية حتى عندما يظل التركيب الكيميائي دون تغيير.

العمل البارد والإجهاد المتبقي

التشوه الميكانيكي الذي يحدث أثناء الدرفلة على البارد, رسم, الانحناء, ختم, أو تغير الآلات توزيع الضغط الداخلي للنيكل وتؤثر على حركة المجالات المغناطيسية.

يزيد العمل البارد من كثافة الخلع والإجهاد المتبقي, خلق العوائق التي تعيق حركة جدار المجال.

نتيجة ل, غالبًا ما تزداد القوة القسرية بينما تقل النفاذية المغناطيسية. في المكونات الكهرومغناطيسية الدقيقة, يمكن أن يؤدي التشوه البارد المفرط إلى تقليل الكفاءة المغناطيسية وزيادة خسائر التباطؤ.

لهذا السبب, تخضع العديد من سبائك النيكل المغناطيسية عالية الأداء للتليين لتخفيف الضغط بعد التصنيع لاستعادة الخصائص المغناطيسية المثالية وتحسين استقرار الأبعاد.

المعالجة الحرارية

المعالجة الحرارية يؤثر على مغناطيسية النيكل عن طريق تخفيف الضغط المتبقي, تكرير هيكل الحبوب, وتعديل توزيع المرحلة.

التلدين السليم يعزز نمو الحبوب ويقلل من تشوه الشبكة الداخلية, السماح للمجالات المغناطيسية بالتحرك بحرية أكبر.

يؤدي هذا عمومًا إلى زيادة النفاذية المغناطيسية وتقليل القوة القسرية.

على العكس من ذلك, قد تؤدي درجات حرارة المعالجة الحرارية أو معدلات التبريد غير المناسبة إلى ظهور مراحل غير مرغوب فيها أو ضغوط متبقية تؤثر سلبًا على الأداء المغناطيسي.

لسبائك مغناطيسية ناعمة من الحديد والنيكل, تعتبر دورات التلدين التي يتم التحكم فيها بدقة خطوة تصنيعية حاسمة, غالبًا ما تحدد الخواص المغناطيسية النهائية بشكل أكثر أهمية من تركيبة السبائك نفسها.

المجال المغناطيسي التطبيقي

لا يُظهر النيكل كثافة مغناطيسية ثابتة في جميع ظروف التشغيل. تعتمد استجابتها على قوة وتاريخ المجال المغناطيسي المطبق.

عندما يتم إدخال مجال مغناطيسي خارجي, تدور المجالات المغناطيسية تدريجيًا وتتوافق مع اتجاه المجال, مما يؤدي إلى زيادة المغنطة حتى الوصول إلى التشبع.

أبعد من نقطة التشبع, الزيادات الإضافية في شدة المجال تنتج القليل من المغنطة الإضافية.

بعد إزالة الحقل الخارجي, ويبقى جزء من المغنطة كما هو بقاء, بينما يُعرف المجال المطلوب للقضاء على هذه المغنطة المتبقية باسم القوة القسرية.

يتم تمثيل هذه الخصائص من خلال حلقة التباطؤ في المادة وهي ذات أهمية خاصة في تصميم المحركات, المحركات, أجهزة الاستشعار المغناطيسية, والأجهزة الكهرومغناطيسية.

بيئة التشغيل

يمكن أن تؤثر بيئة الخدمة بشكل غير مباشر على الأداء المغناطيسي للنيكل على المدى الطويل.

على الرغم من أن النيكل يمتلك مقاومة ممتازة للتآكل, التعرض لفترات طويلة لدرجات حرارة مرتفعة, التحميل الحراري الدوري, الأجواء المؤكسدة, الاهتزاز الميكانيكي, أو قد تؤدي المواد الكيميائية العدوانية إلى تغيير حالة السطح والبنية المجهرية تدريجيًا.

يمكن أن تؤثر هذه التغييرات على الاستقرار المغناطيسي خلال فترات الخدمة الممتدة, وخاصة في البيئات الصناعية الصعبة.

في تطبيقات مثل أنظمة الطيران, المعدات البحرية, مصانع المعالجة الكيميائية, ومرافق توليد الطاقة, يقوم المهندسون بتقييم الخصائص المغناطيسية والمتانة البيئية في وقت واحد لضمان أداء موثوق به على المدى الطويل.

عملية التصنيع

تنتج طرق التصنيع المختلفة هياكل مجهرية متميزة وحالات إجهاد متبقية, مما أدى إلى اختلافات في السلوك المغناطيسي.

تحتوي مكونات النيكل المصبوب عمومًا على حبيبات أكبر وهياكل تصلب أبطأ, بينما تظهر المنتجات المزورة حبيبات مكررة وخواص ميكانيكية محسنة.

تمتلك المواد المصنعة على البارد ضغوطًا متبقية أعلى, في حين أن المنتجات الملدنة تظهر عادةً نفاذية مغناطيسية أكبر وإكراه أقل.

عمليات التشطيب السطحي مثل بالقطع, طحن, تلميع, والطلاء الكهربائي عادة ما يكون له تأثير مباشر ضئيل على المغناطيسية السائبة, ولكنها يمكن أن تؤثر على الأداء المغناطيسي في الأدوات عالية الدقة التي تتطلب تفاوتات مغناطيسية ضيقة للغاية.

5. هل سبائك النيكل مغناطيسية؟?

أحد أكثر المفاهيم الخاطئة شيوعًا هو أن كل سبيكة تحتوي على النيكل يجب أن تكون ممغنطة.

في الواقع, محتوى النيكل وحده لا يحدد السلوك المغناطيسي.

بدلاً من, المغناطيسية تعتمد في المقام الأول على:

• هيكل كريستال
• تكوين سبائك
• توزيع المرحلة
• المعالجة الحرارية
• العمل البارد
• درجة حرارة الخدمة

كما تقوم عناصر صناعة السبائك بتعديل الترتيب الذري للنيكل, كما أنها تغير تفاعلات التبادل المسؤولة عن المغناطيسية الحديدية.

السلوك المغناطيسي لسبائك النيكل الشائعة

6. كيفية اختبار ما إذا كان النيكل مغناطيسيًا

تحديد ما إذا كان النيكل أو السبائك التي تحتوي على النيكل مغناطيسية أمر مهم في تحديد المواد, ضبط الجودة, التحقق من السبائك, وصيانة المعدات.

في حين أن المغناطيس البسيط يمكن أن يوفر إشارة سريعة, تتطلب التطبيقات الهندسية غالبًا قياسات كمية للنفاذية المغناطيسية, كثافة التدفق المغناطيسي, أو مغنطة التشبع.

7. التطبيقات الصناعية للنيكل المغناطيسي

مزيج النيكل الفريد من المغناطيسية الحديدية, مقاومة التآكل, المتانة الميكانيكية, والاستقرار الحراري مما يجعلها لا غنى عنها في العديد من القطاعات الصناعية.

على عكس الحديد, يحافظ النيكل على مقاومة ممتازة للتآكل بينما لا يزال يظهر سلوكًا مغناطيسيًا مفيدًا, مما يجعلها مثالية للبيئات القاسية حيث تتدهور المواد المغناطيسية التقليدية بسرعة.

المحركات والمولدات الكهربائية

يستخدم النيكل بشكل شائع في المكونات الكهرومغناطيسية التي تتطلب أداء مغناطيسيًا مستقرًا في ظل دورات مغنطة متكررة.

تشمل التطبيقات:

• مكونات عمود المحرك
• جمعيات الدوار
• التدريع المغناطيسي
• مكونات المولد
• المحركات الكهرومغناطيسية

المرحلات الكهرومغناطيسية والملفات اللولبية

تتيح النفاذية المغناطيسية العالية نسبيًا للنيكل نقل التدفق المغناطيسي بكفاءة.

وتشمل التطبيقات النموذجية:

• تتابع التجهيز
• النوى الملف اللولبي
• المفاتيح الكهرومغناطيسية
• أنظمة الاتصال
• معدات التحكم الصناعية

أجهزة الاستشعار المغناطيسية

تعتمد العديد من تقنيات الاستشعار على السلوك المغناطيسي المستقر للنيكل.

تشمل التطبيقات:

• أجهزة استشعار تأثير هول
• أجهزة استشعار القرب
• أجهزة استشعار الموقف
• المحولات الحالية
• أنظمة قياس السرعة

بطاريات قابلة للشحن

يعد النيكل مادة أساسية في العديد من تقنيات البطاريات.

تشمل الأمثلة:

• هيدريد معدن النيكل (نيمه)
• النيكل والكادميوم (البلى والكادميوم)
• كاثودات أيونات الليثيوم الغنية بالنيكل
• جامعي البطارية الحالية

المكونات الإلكترونية

تخدم طلاءات النيكل المطلية بالكهرباء أغراضًا وقائية ووظيفية.

تشمل التطبيقات الشائعة:

• لوحات الدوائر المطبوعة (ثنائي الفينيل متعدد الكلور)
• موصلات
• حزم أشباه الموصلات
• حاويات التدريع
• اتصالات دقيقة

صناعة الطيران

تستخدم السبائك القائمة على النيكل على نطاق واسع في الطائرات والمركبات الفضائية لأنها تحتفظ بالقوة الميكانيكية عند درجات حرارة مرتفعة.

وتشمل المكونات النموذجية:

• المحركات التوربينية
• أنظمة العادم
• السحابات
• أجهزة الاستشعار
• الأجهزة الكهرومغناطيسية ذات درجة الحرارة العالية

معدات المعالجة الكيميائية

يجمع النيكل النقي بين الخصائص المغناطيسية والمقاومة الممتازة للتآكل ضد المواد الكيميائية القلوية.

تشمل المعدات النموذجية:

• مضخات
• الصمامات
• مبادلات حرارية
• أوعية الضغط
• المفاعلات الكهروكيميائية

المعدات الطبية

توجد المواد المغناطيسية التي تحتوي على النيكل في العديد من الأجهزة الطبية.

تشمل الأمثلة:

• أدوات التشخيص
• المكونات المساعدة المتوافقة مع التصوير بالرنين المغناطيسي
• المعدات الجراحية
• مشغلات الدقة
• أتمتة المختبرات

التدريع المغناطيسي

تستخدم السبائك المحتوية على النيكل على نطاق واسع للتداخل الكهرومغناطيسي (إيمي) حماية.

تشمل التطبيقات:

• المساكن الإلكترونية
• معدات الاتصالات
• الالكترونيات الفضائية
• الأتمتة الصناعية
• الأجهزة الدقيقة

8. النيكل مقابل المعادن المغناطيسية الأخرى

بالرغم من حديد (الحديد), الكوبالت (شركة), و النيكل (في) هي المعادن الثلاثة المغناطيسية الموجودة بشكل طبيعي في درجة حرارة الغرفة, أنها تختلف بشكل كبير في الأداء المغناطيسي, الخصائص الميكانيكية, مقاومة التآكل, استقرار درجة الحرارة, والتطبيقات الصناعية.

9. الخرافات الشائعة حول مغناطيسية النيكل

10. خاتمة

يحتل النيكل مكانة فريدة بين المعادن الهندسية لأنه يتحد المغناطيسية الحديدية الطبيعية, مقاومة التآكل المعلقة, ليونة ممتازة, وأداء موثوق به في درجات الحرارة العالية.

باعتباره أحد المعادن الأولية الثلاثة التي تظهر المغناطيسية الحديدية في درجة حرارة الغرفة, يلعب النيكل دورًا حيويًا في التطبيقات التي تتراوح من الأجهزة الكهرومغناطيسية وأجهزة الاستشعار إلى معدات المعالجة الكيميائية وأنظمة الطيران المتقدمة.

لكن, يعتبر السلوك المغناطيسي في النيكل أكثر دقة من التصنيف المغناطيسي أو غير المغناطيسي البسيط.

النيكل النقي ذو مغناطيسية حديدية واضحة, لكن قوتها المغناطيسية أقل من قوة الحديد. علاوة على ذلك, تكوين سبائك, المعالجة الحرارية, العمل البارد, درجة حرارة التشغيل, والبنية المجهرية كلها لها تأثير كبير على الأداء المغناطيسي.

للمهندسين والمصممين, يتطلب اختيار مادة النيكل المناسبة موازنة عوامل متعددة, بما في ذلك النفاذية المغناطيسية, القوة الميكانيكية, مقاومة التآكل, التصنيع, درجة حرارة الخدمة, وتكلفة دورة الحياة.

في البيئات الصناعية الصعبة حيث يجب أن تتعايش مقاومة التآكل والخصائص المغناطيسية التي يمكن الاعتماد عليها, يظل النيكل واحدًا من أكثر المواد الهندسية المتاحة تنوعًا وقيمة.

 

الأسئلة الشائعة

هو النيكل النقي المغناطيسي في درجة حرارة الغرفة?

نعم. النيكل النقي مغناطيسي في درجة حرارة الغرفة (20درجة مئوية) ويظل كذلك حتى درجة حرارة كوري البالغة 358 درجة مئوية.

هل جميع سبائك النيكل مغناطيسية؟?

لا. يعتمد السلوك المغناطيسي لسبائك النيكل على عناصر السبائك وتركيزاتها.

العديد من سبائك النيكل (على سبيل المثال, إنكونيل, مونيل, هاستيلوي) غير مغناطيسية أو مغناطيسية ضعيفة.

كيف تقارن مغناطيسية النيكل بالحديد؟?

النيكل لديه عزم مغناطيسي أقل لكل ذرة (0.6 μ_B مقابل. 2.2 μ_B للحديد) وانخفاض مغنطة التشبع (0.6 تي مقابل. 2.15 ت). الحديد أقوى مغناطيسيا من النيكل.

هل يمكن جعل النيكل غير مغناطيسي؟?

نعم. صناعة سبائك النيكل بعناصر غير مغناطيسية كافية (على سبيل المثال, نحاس, الكروم, التيتانيوم) يمكن أن يخفف الشبكة الحديدية المغناطيسية وينتج سبائك غير مغناطيسية أو ضعيفة المغناطيسية.

ما هي سبائك النيكل الأكثر مغناطيسية?

بيرمالوي (80% في, 20% الحديد) هي واحدة من سبائك النيكل الأكثر مغناطيسية, مع تجاوز النفاذية النسبية 100,000.