نیکل مغناطیسی است? | خواص, مغناطیس, آلیاژهای نیکل

نیکل یکی از مهمترین فلزات مهندسی جهان است, به دلیل مقاومت در برابر خوردگی استثنایی آن ارزشمند است, عملکرد در دمای بالا, ویژگی های آلیاژی عالی, و خواص مغناطیسی منحصر به فرد.

نقش مهمی در صنایع مختلف از هوافضا و الکترونیک گرفته تا فرآوری شیمیایی دارد, انرژی تجدید پذیر, دستگاه های پزشکی, و ساخت دقیق.

آیا در فولاد ضد زنگ استفاده می شود, سوپالیاژهای, باتری های قابل شارژ, یا اجزای الکترومغناطیسی, نیکل دارای خواصی است که تعداد کمی از فلزات به طور همزمان می توانند ارائه دهند.

از جمله این خواص است, مغناطیسی اغلب سوالاتی را مطرح می کند. بسیاری از مردم می دانند که آهن مغناطیسی است, در حالی که مس و آلومینیوم نیستند.

نیکل موقعیت جالبی را اشغال می کند زیرا یکی از تنها است سه فلز عنصری که به طور طبیعی در دمای اتاق فرومغناطیسی هستند, همراه با آهن (Fe) و کبالت (شرکت).

با این حال, رفتار مغناطیسی نیکل پیچیده تر از یک بله یا خیر ساده است.

عواملی مانند ترکیب آلیاژ, دما, ساختار کریستالی, کار سرد, و عملیات حرارتی می تواند عملکرد مغناطیسی آن را به طور قابل توجهی تغییر دهد.

1. نیکل مغناطیسی است?

نیکل چیست?

نیکل (نماد شیمیایی در, عدد اتمی 28) یک فلز واسطه نقره ای-سفید متعلق به گروه است 10 از جدول تناوبی.

دارای ترکیبی عالی از مقاومت در برابر خوردگی است, سختی, شکل پذیری, هدایت الکتریکی, و پایداری حرارتی, آن را به یکی از پرکاربردترین عناصر آلیاژی در صنعت مدرن تبدیل کرده است.

پاسخ کوتاه: بله، نیکل به طور طبیعی فرومغناطیسی است

پاسخ ساده این است بله.

نیکل خالص است به طور طبیعی فرومغناطیسی در دمای اتاق. این یعنی می تواند:

• به شدت توسط آهنرباهای دائمی جذب شوند.
• تحت یک میدان مغناطیسی خارجی مغناطیسی شوید.
• پس از حذف میدان خارجی، بخشی از مغناطش خود را حفظ کنید.
• حوزه های مغناطیسی را تشکیل دهید که یک میدان مغناطیسی دائمی ایجاد کنند.

نیکل متعلق به یک گروه انحصاری از فلزات عنصری است که فرومغناطیس خود به خودی را در شرایط عادی نشان می دهند..

بالاتر از دمای کوری آن, نیکل دیگر به عنوان یک ماده فرومغناطیسی رفتار نمی کند و در عوض تبدیل می شود پارامغناطیس, فقط به میدان های مغناطیسی خارجی ضعیف پاسخ می دهد.

چرا نیکل مغناطیسی است

مغناطیس نیکل از آن ناشی می شود ساختار الکترونیکی- به طور خاص, آرایش الکترون ها در مدار سه بعدی آن. نیکل دارای پیکربندی الکترونی است [آر] 3d8 4s².

این یعنی وجود دارد دو الکترون جفت نشده در زیر پوسته سه بعدی. این الکترون های جفت نشده یک گشتاور مغناطیسی خالص ایجاد می کنند.

هنگامی که گشتاورهای مغناطیسی اتم های مجاور در یک جهت قرار می گیرند, ماده فرومغناطیسی می شود.

این هم ترازی توسط یک پدیده مکانیکی کوانتومی به نام the تعامل تبادل, که به نفع تراز موازی اسپین های الکترون در فلزات خاص است.

در نیکل, تعامل تبادل به اندازه کافی قوی است که تراز چرخشی موازی را تا 358 درجه سانتیگراد حفظ کند (دمای کوری).

2. آشنایی با مغناطیس در فلزات

مغناطیس چیست?

مغناطیس یک پدیده فیزیکی است که از حرکت و اسپین الکترون ها در اتم ها ناشی می شود.

هر الکترون یک میدان مغناطیسی کوچک تولید می کند, اما اینکه آیا یک ماده خاصیت مغناطیسی قابل توجهی از خود نشان می دهد بستگی به نحوه تعامل جمعی این گشتاورهای مغناطیسی اتمی دارد.

در اکثر فلزات, گشتاورهای مغناطیسی منفرد یا با اسپین های مخالف جفت می شوند یا به طور تصادفی جهت دار باقی می مانند, در نتیجه مغناطیس قابل مشاهده کم یا اصلا وجود ندارد.

در مواد فرومغناطیسی مانند نیکل, با این حال, گشتاورهای اتمی همسایه آنقدر برهم کنش می‌کنند که به‌طور خودبه‌خودی در مناطق بزرگ تراز شوند, تولید میدان مغناطیسی قابل اندازه گیری.

انواع عمده مواد مغناطیسی

3. چرا نیکل فرومغناطیسی است؟

فرومغناطیس نیکل به جای الکترومغناطیس کلاسیک، ریشه در اصول مکانیک کوانتومی دارد..

برخلاف فلزات معمولی, نیکل دارای ساختاری الکترونیکی است که به میلیون ها گشتاور مغناطیسی اتمی اجازه می دهد تا در مناطق بزرگ با هم همکاری کنند و هم تراز شوند., ایجاد یک میدان مغناطیسی ماکروسکوپی قوی.

این پدیده از اثرات ترکیبی اسپین الکترون حاصل می شود, تعاملات مبادله ای, ساختار کریستالی, و تشکیل دامنه مغناطیسی.

ساختار اتمی نیکل

اتم های نیکل حاوی 28 الکترون ها در اطراف هسته ای از 28 پروتون ها.

در حالی که الکترون‌های درونی به شدت متصل هستند و سهم کمی در رفتار مغناطیسی دارند, بیرونی 3d الکترون ها نقش تعیین کننده ای دارند.

نیکل در a متبلور می شود مکعب وسط صورت (FCC) شبکه در دمای اتاق.

این آرایش اتمی بسیار منظم، اتم های نیکل همسایه را به اندازه کافی نزدیک می کند تا توابع موج الکترونی آنها همپوشانی داشته باشند., تعاملات مغناطیسی قوی را در سراسر کریستال ممکن می کند.

پیکربندی الکترون

پیکربندی الکترون حالت پایه نیکل است:

[آر] 3d8 4s²

نیمه پر شده است 3d مداری حاوی الکترون های جفت نشده است, هر یک دارای یک گشتاور مغناطیسی ذاتی ناشی از اسپین الکترون است.

اگر این لحظات به طور تصادفی جهت گیری می کردند, این ماده فقط پارامغناطیس ضعیفی را نشان می دهد. در عوض, ساختار اتمی نیکل به اسپین‌های همسایه اجازه می‌دهد تا با یکدیگر تعامل داشته باشند.

تعامل تبادلی

مکانیسم کلیدی مسئول فرومغناطیس نیکل است تعامل تبادل, یک اثر مکانیکی کوانتومی ناشی از همپوشانی توابع موج الکترونی همسایه.

این برهمکنش به نفع تراز موازی اسپین های الکترون مجاور است زیرا انرژی کل کریستال را به حداقل می رساند.. در نتیجه:

• گشتاورهای مغناطیسی اتمی مجاور به طور خود به خود همسو می شوند.
• مناطق بزرگی از اتم های یکنواخت مغناطیسی ایجاد می شوند.
• مغناطیس حتی بدون میدان مغناطیسی خارجی نیز وجود دارد.

اگرچه گشتاور مغناطیسی هر اتم نیکل کوچکتر از آهن است, تراز جمعی میلیاردها اتم رفتار مغناطیسی قابل توجهی ایجاد می کند.

دامنه های مغناطیسی

برای کاهش انرژی مغناطیسی کلی, نیکل مانند یک آهنربای غول پیکر رفتار نمی کند.

در عوض, به چند میکروسکوپی تقسیم می شود حوزه های مغناطیسی, هر کدام حاوی میلیون‌ها اتم است که گشتاورهای مغناطیسی آنها در یک جهت قرار دارند.

در یک قطعه نیکل مغناطیسی نشده:

• دامنه ها به جهات مختلفی اشاره می کنند.
• میدان های مغناطیسی آنها تا حد زیادی یکدیگر را خنثی می کنند.
• این ماده مغناطیس خارجی کمی از خود نشان می دهد.

هنگامی که در معرض یک میدان مغناطیسی خارجی قرار می گیرند:

• دامنه های با جهت گیری مطلوب گسترش می یابند.
• دیوارهای دامنه حرکت می کنند.
• اسپین های اتمی به سمت میدان اعمال شده می چرخند.
• مغناطش کلی به سرعت افزایش می یابد.

اگر میدان مغناطیسی به اندازه کافی قوی باشد, اکثر دامنه ها تراز می شوند, و نیکل نزدیک می شود اشباع مغناطیسی.

دمای

نیکل فقط در زیر فرومغناطیسی باقی می ماند دمای کوری, تقریبا 358درجه سانتی گراد (631 ک).

زیر این دما:

• تعاملات مبادله ای غالب است.
• دامنه های مغناطیسی پایدار می مانند.
• رفتار فرومغناطیسی قوی حفظ می شود.

بالاتر از دمای کوری:

• انرژی حرارتی تراز چرخش را مختل می کند.
• دامنه های مغناطیسی فرو می ریزند.
• نیکل تبدیل به a پارامغناطیس مواد, تنها مغناطیس ضعیف را در میدان خارجی نشان می دهد.

این انتقال وابسته به دما در کاربردهایی که دماهای عملیاتی بالا را شامل می شود، یک ملاحظه حیاتی است, مانند موتورهای الکتریکی, ژنراتورها, حسگرها, و تجهیزات صنعتی با دمای بالا.

4. عوامل موثر بر مغناطیس نیکل

اگرچه نیکل خالص ذاتا فرومغناطیسی است, رفتار مغناطیسی آن تحت همه شرایط سرویس ثابت نیست.

قدرت مغناطیسی, نفوذپذیری مغناطیسی, و پایداری مغناطیسی می تواند بسته به دما به طور قابل توجهی تغییر کند, ترکیب آلیاژی, پردازش مکانیکی, ساختار, و محیط عملیاتی اطراف.

دما

دما تأثیرگذارترین عامل تأثیرگذار بر مغناطیس نیکل است.

با افزایش دما, انرژی حرارتی باعث ارتعاش اتمی بیشتر می شود, به تدریج هم ترازی حوزه های مغناطیسی مسئول فرومغناطیس را مختل می کند.

زیر آن دمای کوری (تقریباً 358 درجه سانتیگراد / 676درجه فارنهایت), نیکل مغناطش خود به خود را حفظ می کند و رفتار فرومغناطیسی قوی از خود نشان می دهد.

با نزدیک شدن دما به نقطه کوری, نفوذپذیری مغناطیسی و مغناطش اشباع به سرعت کاهش می یابد.

زمانی که دمای کوری بیشتر شد, حوزه های مغناطیسی فرو می ریزند, و نیکل از یک ماده فرومغناطیسی به ماده پارامغناطیس تغییر فاز می دهد.

در این حالت, فقط به یک میدان مغناطیسی خارجی ضعیف پاسخ می دهد و دیگر مغناطش دائمی را حفظ نمی کند.

مهمتر, این دگرگونی برگشت پذیر است. اگر ماده در زیر دمای کوری خنک شود بدون اینکه دچار تغییرات ریزساختاری یا اکسیداسیون قابل توجهی شود, خواص فرومغناطیسی آن احیا می شود.

ترکیب آلیاژی

افزودن عناصر آلیاژی تأثیر عمیقی بر ویژگی های مغناطیسی نیکل دارد زیرا ساختار الکترونیکی و شبکه کریستالی را تغییر می دهد..

عناصری مانند آهن و کبالت به طور کلی رفتار فرومغناطیسی را با افزایش فعل و انفعالات تبادل مغناطیسی تقویت می کند, در حالی که افزودنی های آلیاژی از جمله کروم, مولیبدن, منگنز, مس, و سیلیکون تمایل به کاهش نفوذپذیری مغناطیسی با تثبیت فازهای غیر مغناطیسی یا ایجاد اختلال در تراز دامنه مغناطیسی.

در نتیجه, آلیاژهای نیکل طیف وسیعی از رفتار مغناطیسی را نشان می دهند.

آلیاژهای نیکل-آهن مانند پرمالوی به طور خاص برای دستیابی به نفوذپذیری مغناطیسی بسیار بالا برای ترانسفورماتورها طراحی شده اند, محافظ مغناطیسی, و سنسورهای دقیق.

در مقابل, آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی با عملکرد بالا مانند اینکونل, هاستلوی, و نمرات زیادی از مونل در درجه اول برای عملکرد مکانیکی و شیمیایی طراحی شده اند, منجر به مشخصه های ضعیف یا تقریباً غیر مغناطیسی می شود.

این توضیح می دهد که چرا محتوای نیکل به تنهایی نمی تواند برای پیش بینی اینکه آیا یک آلیاژ به شدت مغناطیسی خواهد بود استفاده کرد.

ساختار بلوری و ریزساختار

رفتار مغناطیسی نیکل ارتباط نزدیکی با مکعب محور آن دارد (FCC) ساختار کریستالی و آرایش حوزه های مغناطیسی درون ماده.

اندازه دانه, جهت گیری دانه, توزیع فاز, رسوایی, و عیوب کریستالی همگی بر حرکت دیواره های حوزه مغناطیسی تأثیر می گذارند.

مواد با دانه های یکنواخت و تنش داخلی کم عموماً عملکرد مغناطیسی پایدارتر و قابل پیش بینی تری از خود نشان می دهند, در حالی که ریزساختارهای ناهمگن می توانند نفوذپذیری مغناطیسی را کاهش داده و پسماند مغناطیسی را افزایش دهند.

در طی فرآیندهای تولید مانند ریخته گری, جعل, نورد, یا عملیات حرارتی, تغییرات در مورفولوژی دانه و تنش پسماند ساختار دامنه را تغییر می دهد, منجر به تغییرات قابل اندازه گیری در خواص مغناطیسی حتی زمانی که ترکیب شیمیایی بدون تغییر باقی می ماند.

کار سرد و استرس پسماند

تغییر شکل مکانیکی ایجاد شده در طول نورد سرد, طراحی, خم شدن, مهر زدن, یا ماشینکاری توزیع تنش داخلی نیکل را تغییر می دهد و بر تحرک حوزه های مغناطیسی تأثیر می گذارد.

کار سرد باعث افزایش تراکم دررفتگی و تنش پسماند می شود, ایجاد موانعی که مانع حرکت دامنه-دیوار می شود.

در نتیجه, اجبار اغلب افزایش می یابد در حالی که نفوذپذیری مغناطیسی کاهش می یابد. در قطعات الکترومغناطیسی دقیق, تغییر شکل بیش از حد سرد می تواند بازده مغناطیسی را کاهش دهد و تلفات هیسترزیس را افزایش دهد.

به همین دلیل, بسیاری از آلیاژهای نیکل مغناطیسی با کارایی بالا پس از ساخت برای بازگرداندن ویژگی‌های مغناطیسی بهینه و بهبود پایداری ابعادی، تحت بازپخت تنش‌زدایی قرار می‌گیرند..

عملیات حرارتی

عملیات حرارتی با کاهش تنش باقیمانده بر مغناطیس نیکل تأثیر می گذارد, پالایش ساختار دانه, و اصلاح توزیع فاز.

بازپخت مناسب باعث رشد دانه ها و کاهش اعوجاج شبکه داخلی می شود, اجازه می دهد دامنه های مغناطیسی آزادانه تر حرکت کنند.

این به طور کلی نفوذپذیری مغناطیسی را افزایش می دهد و نیروی اجباری را کاهش می دهد.

برعکس, دمای نامناسب عملیات حرارتی یا نرخ سرمایش ممکن است فازهای نامطلوب یا تنش‌های پسماند ایجاد کند که بر عملکرد مغناطیسی تأثیر منفی می‌گذارد..

برای آلیاژهای مغناطیسی نرم نیکل-آهن, چرخه های بازپخت دقیق کنترل شده یک مرحله تولید حیاتی است, اغلب خواص مغناطیسی نهایی را بیشتر از خود ترکیب آلیاژ تعیین می کند.

میدان مغناطیسی کاربردی

نیکل در همه شرایط کاری، شدت مغناطیسی ثابتی از خود نشان نمی دهد. پاسخ آن به شدت و تاریخچه میدان مغناطیسی اعمال شده بستگی دارد.

هنگامی که یک میدان مغناطیسی خارجی وارد می شود, حوزه های مغناطیسی به تدریج می چرخند و با جهت میدان هماهنگ می شوند, باعث افزایش مغناطش تا رسیدن به اشباع می شود.

فراتر از نقطه اشباع, افزایش بیشتر در قدرت میدان مغناطیسی اضافی کمی ایجاد می کند.

پس از حذف فیلد خارجی, بخشی از مغناطیسی به عنوان باقی می ماند ماندگاری, در حالی که میدان مورد نیاز برای از بین بردن این مغناطش باقیمانده به عنوان میدان شناخته می شود نیروی اجباری.

این ویژگی ها توسط حلقه پسماند مواد نشان داده می شوند و به ویژه در طراحی موتورها مهم هستند, محرک ها, سنسورهای مغناطیسی, و دستگاه های الکترومغناطیسی.

محیط عملیاتی

محیط خدمات می تواند به طور غیر مستقیم بر عملکرد مغناطیسی بلند مدت نیکل تأثیر بگذارد.

اگرچه نیکل دارای مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی است, قرار گرفتن طولانی مدت در معرض دماهای بالا, بارگذاری حرارتی چرخه ای, اتمسفرهای اکسید کننده, لرزش مکانیکی, یا مواد شیمیایی تهاجمی ممکن است به تدریج وضعیت سطح و ریزساختار را تغییر دهند.

این تغییرات می تواند بر پایداری مغناطیسی در طول دوره های خدمات طولانی مدت تأثیر بگذارد, به ویژه در محیط های صنعتی پر تقاضا.

در کاربردهایی مانند سیستم های هوافضا, تجهیزات دریایی, کارخانه های فرآوری شیمیایی, و تاسیسات تولید برق, مهندسان هر دو خواص مغناطیسی و دوام محیطی را به طور همزمان ارزیابی می کنند تا از عملکرد طولانی مدت قابل اطمینان اطمینان حاصل کنند.

فرآیند تولید

روش های مختلف تولید ریزساختارهای متمایز و حالت های تنش پسماند را ایجاد می کنند, منجر به تغییرات در رفتار مغناطیسی می شود.

اجزای نیکل ریخته گری معمولاً حاوی دانه های بزرگتر و ساختارهای انجماد کندتر هستند, در حالی که محصولات آهنگری دانه های تصفیه شده و خواص مکانیکی بهبود یافته را نشان می دهند.

مواد آماده سرد دارای تنش پسماند بالاتری هستند, در حالی که محصولات آنیل شده معمولاً نفوذپذیری مغناطیسی بیشتر و اجبار کمتری را نشان می دهند.

فرآیندهای تکمیل سطوح مانند ماشینکاری, سنگ زنی, جلا دادن, و آبکاری معمولاً تأثیر مستقیم کمی بر مغناطیس حجیم دارد, اما آنها می توانند بر عملکرد مغناطیسی در ابزارهای با دقت بالا که در آن تلرانس های مغناطیسی بسیار محکم مورد نیاز است، تأثیر بگذارند.

5. آیا آلیاژهای نیکل مغناطیسی هستند?

یکی از رایج ترین تصورات غلط این است که هر آلیاژ حاوی نیکل باید مغناطیسی باشد.

در واقعیت, محتوای نیکل به تنهایی رفتار مغناطیسی را تعیین نمی کند.

در عوض, مغناطیس در درجه اول به:

• ساختار کریستالی
• ترکیب آلیاژی
• توزیع فاز
• عملیات حرارتی
• کار سرد
• دمای سرویس

همانطور که عناصر آلیاژی آرایش اتمی نیکل را تغییر می دهند, آنها همچنین فعل و انفعالات مبادله ای که مسئول فرومغناطیس هستند را تغییر می دهند.

رفتار مغناطیسی آلیاژهای معمولی نیکل

6. چگونه می توان مغناطیسی بودن نیکل را آزمایش کرد؟

تعیین مغناطیسی بودن نیکل یا آلیاژ حاوی نیکل در شناسایی مواد مهم است., کنترل کیفیت, تایید آلیاژ, و تعمیر و نگهداری تجهیزات.

در حالی که یک آهنربای ساده می تواند نشانه ای سریع ارائه دهد, کاربردهای مهندسی اغلب به اندازه گیری کمی نفوذپذیری مغناطیسی نیاز دارند, چگالی شار مغناطیسی, یا مغناطیس اشباع.

7. کاربردهای صنعتی نیکل مغناطیسی

ترکیب منحصر به فرد نیکل از فرومغناطیس, مقاومت در برابر خوردگی, دوام مکانیکی, و پایداری حرارتی آن را در بسیاری از بخش های صنعتی ضروری می کند.

بر خلاف آهن, نیکل مقاومت در برابر خوردگی عالی را حفظ می کند در حالی که هنوز رفتار مغناطیسی مفیدی از خود نشان می دهد, آن را برای محیط های سخت که در آن مواد مغناطیسی معمولی به سرعت خراب می شوند، ایده آل است.

موتورهای الکتریکی و ژنراتورها

نیکل معمولاً در اجزای الکترومغناطیسی استفاده می شود که به عملکرد مغناطیسی پایدار در چرخه های مغناطیسی مکرر نیاز دارند..

برنامه های کاربردی شامل:

• اجزای قطب موتور
• مجموعه های روتور
• محافظ مغناطیسی
• اجزای ژنراتور
• محرک های الکترومغناطیسی

رله های الکترومغناطیسی و شیر برقی

نفوذپذیری مغناطیسی نسبتاً بالای نیکل، انتقال شار مغناطیسی کارآمد را امکان پذیر می کند.

کاربردهای معمولی عبارتند از:

• آرمیچر رله
• هسته های برقی
• کلیدهای الکترومغناطیسی
• سیستم های تماس
• تجهیزات کنترل صنعتی

سنسورهای مغناطیسی

بسیاری از فناوری‌های سنجش بر رفتار مغناطیسی پایدار نیکل متکی هستند.

برنامه های کاربردی شامل:

• سنسورهای جلوه هال
• سنسورهای مجاورت
• سنسورهای موقعیت
• ترانسفورماتورهای جریان
• سیستم های اندازه گیری سرعت

باتری های قابل شارژ

نیکل یک ماده کلیدی در بسیاری از فناوری های باتری است.

مثالها عبارتند از:

• هیدرید نیکل-فلز (NiMH)
• نیکل کادمیوم (NiCd)
• کاتدهای لیتیوم یون غنی از نیکل
• جمع کننده های جریان باتری

قطعات الکترونیکی

پوشش های نیکل آبکاری شده هم اهداف حفاظتی و هم عملکردی دارند.

برنامه های کاربردی رایج عبارتند از:

• برد مدار چاپی (PCB)
• اتصال دهنده ها
• بسته های نیمه هادی
• محوطه های محافظ
• مخاطبین دقیق

صنعت هوافضا

آلیاژهای مبتنی بر نیکل به طور گسترده در هواپیماها و فضاپیماها مورد استفاده قرار می گیرند، زیرا آنها استحکام مکانیکی را در دماهای بالا حفظ می کنند..

اجزای معمولی شامل:

• موتورهای توربین
• سیستم های اگزوز
• اتصال دهنده ها
• حسگرها
• دستگاه های الکترومغناطیسی با دمای بالا

تجهیزات پردازش شیمیایی

نیکل خالص خواص مغناطیسی را با مقاومت در برابر خوردگی عالی در برابر مواد شیمیایی قلیایی ترکیب می کند.

تجهیزات معمولی شامل:

• پمپ ها
• شیرآلات
• مبدل های حرارتی
• مخازن تحت فشار
• راکتورهای الکتروشیمیایی

تجهیزات پزشکی

مواد مغناطیسی حاوی نیکل در دستگاه های پزشکی متعددی یافت می شود.

مثالها عبارتند از:

• ابزارهای تشخیصی
• اجزای کمکی سازگار با MRI
• تجهیزات جراحی
• محرک های دقیق
• اتوماسیون آزمایشگاهی

محافظ مغناطیسی

آلیاژهای حاوی نیکل به طور گسترده برای تداخل الکترومغناطیسی استفاده می شوند (EMI) حفاظت.

برنامه های کاربردی شامل:

• محفظه های الکترونیکی
• تجهیزات ارتباطی
• الکترونیک هوافضا
• اتوماسیون صنعتی
• ابزار دقیق

8. نیکل در مقابل سایر فلزات مغناطیسی

هر چند آهن (Fe), کبالت (شرکت), و نیکل (در) سه فلز فرومغناطیسی طبیعی در دمای اتاق هستند, آنها به طور قابل توجهی در عملکرد مغناطیسی متفاوت هستند, خواص مکانیکی, مقاومت در برابر خوردگی, ثبات دما, و کاربردهای صنعتی.

9. افسانه های رایج در مورد مغناطیس نیکل

10. نتیجه گیری

نیکل جایگاه منحصر به فردی را در میان فلزات مهندسی به خود اختصاص می دهد زیرا با هم ترکیب می شود فرومغناطیس طبیعی, مقاومت در برابر خوردگی برجسته, انعطاف پذیری عالی, و عملکرد قابل اعتماد در دمای بالا.

به عنوان یکی از سه فلز عنصری که فرومغناطیس را در دمای اتاق نشان می دهد, نیکل نقش حیاتی در کاربردهای مختلف از دستگاه ها و حسگرهای الکترومغناطیسی تا تجهیزات پردازش شیمیایی و سیستم های پیشرفته هوافضا ایفا می کند..

با این حال, رفتار مغناطیسی در نیکل نسبت به یک طبقه بندی ساده مغناطیسی یا غیر مغناطیسی متفاوت تر است.

نیکل خالص به طور مشخص فرومغناطیسی است, اما قدرت مغناطیسی آن کمتر از آهن است. علاوه بر این, ترکیب آلیاژی, عملیات حرارتی, کار سرد, دمای عملیاتی, و ریزساختار همگی تأثیر قابل توجهی بر عملکرد مغناطیسی دارند.

برای مهندسان و طراحان, انتخاب ماده نیکل مناسب نیاز به تعادل عوامل متعددی دارد, از جمله نفوذپذیری مغناطیسی, استحکام مکانیکی, مقاومت در برابر خوردگی, تولید, دمای سرویس, و هزینه چرخه عمر.

در محیط های صنعتی پر تقاضا که مقاومت در برابر خوردگی و خواص مغناطیسی قابل اعتماد باید همزمان وجود داشته باشند, نیکل یکی از همه کاره ترین و با ارزش ترین مواد مهندسی موجود است.

 

سوالات متداول

در دمای اتاق، نیکل خالص مغناطیسی است?

بله. نیکل خالص در دمای اتاق فرومغناطیسی است (20درجه سانتی گراد) و تا دمای کوری 358 درجه سانتیگراد باقی می ماند.

آیا همه آلیاژهای نیکل مغناطیسی هستند?

خیر. رفتار مغناطیسی آلیاژهای نیکل به عناصر آلیاژی و غلظت آنها بستگی دارد.

بسیاری از آلیاژهای نیکل (به عنوان مثال, اینکونل, مونل, هاستلوی) غیر مغناطیسی یا ضعیف مغناطیسی هستند.

چگونه مغناطیس نیکل با آهن مقایسه می شود؟?

نیکل گشتاور مغناطیسی کمتری در هر اتم دارد (0.6 μ_B در مقابل. 2.2 μ_B برای آهن) و مغناطیس اشباع کمتر (0.6 T در مقابل. 2.15 تی). آهن قویتر از نیکل مغناطیسی است.

آیا می توان نیکل را غیر مغناطیسی ساخت?

بله. نیکل آلیاژی با عناصر غیر مغناطیسی کافی (به عنوان مثال, مس, کروم, تیتانیوم) می تواند شبکه فرومغناطیسی را رقیق کند و آلیاژهای غیر مغناطیسی یا ضعیف مغناطیسی تولید کند..

مغناطیسی ترین آلیاژ نیکل چیست؟?

پرمالوی (80% در, 20% Fe) یکی از مغناطیسی ترین آلیاژهای نیکل است, با نفوذپذیری نسبی بیش از 100,000.