Nam châm đất hiếm

Nam châm đất hiếm là tên gọi của các loại nam châm vĩnh cửu được làm từ các hợp chất hoặc hợp kim của các nguyên tố đất hiếm và kim loại chuyển tiếp mà điển hình là 2 họ nam châm đất hiếm 2:14:1 và Nam châm SmCo.

Nam châm đất hiếm bắt đầu xuất hiện từ nửa sau thế kỷ 20 được biết đến là mạnh hơn rất nhiều so với các loại nam châmtruyền thống như nam châm ferrite, nam châm AlNiCo, hay vượt trội hơn cả là nam châm hợp kim FePt, CoPt.

Phân bố thị trường nam châm vĩnh cửu trên thế giới năm 1999, nam châm NdFeB chiếm 37% thị phần

Chế tạo nam châm đất hiếm:

Nam chất đất hiếm được sử dụng nhiều nhất là dạng các nam châm thiêu kết. Ban đầu, người ta chế tạo các hợp kim theo thành phần danh định của hợp chất (có bù lại một phần các nguyên tố đất hiếm do chúng dễ bị ôxi hóa). Sau đó chúng được nghiền thành bột mịn, trộn keo epoxy và ép định hướng trong từ trường, sau đó nung thiêu kết ở nhiệt độ cao (trong môi trường đã được hút chân không cao và nạp khí bảo vệ) để tạo thành hợp chất, sau đó ủ nhiệt ở nhiệt độ thấp để ổn định pha, từ hóa và phủ keo bảo vệ. Các công đoạn trên đều được tiến hành trong môi trường bảo vệ để giảm thiểu ôxi hóa.

Có thể thay thế công đoạn thiêu kết bằng kỹ thuật ép nóng. Người ta ép các bột trong từ trường ở nhiệt độ cao nhằm tạo ra pha và định hướng nam châm (tạo ra nam châm dị hướng).

Gần đây, người ta còn tiến hành tạo ra các nam châm đất hiếm giá thành rẻ với kiểu nam châm kết dính. Các bột hợp kim mịn được tạo ra sau khi nghiền các mảnh vụn hợp kimđược chế tạo bằng công nghệ nguội nhanh, sau đó trộn keo epoxy và ép định hướng trong từ trường. Kỹ thuật này có ưu điểm là đơn giản và kinh tế hơn, nhưng sản phẩm cho phẩm chất thấp hơn nhiều so với nam châm thiêu kết.

Theo wikipedia

Categories: Khái Niệm, Ứng Dụng

Trái Đất, nam châm khổng lồ

Trái Đất hoạt động như một thanh nam châm khổng lồ, đó là lí do mà tại sao các la bàn chỉ hướng Bắc. Bài viết này sẽ giúp các bạn khám phá một vài điều thú vị về từ trường Trái Đất, và một số mẹo hay để chơi với nam châm neodymium.

Tại sao Trái Đất lại giống như một nam châm ? Từ trường của trái đất chủ yếu gây ra bởi dòng điện phần vỏ của lõi, gồm có sắt nóng chảy và chất dẫn điện. Vòng lặp dòng điện cứ di chuyển liên tục, và chất lỏng dẫn điện tạo ra từ trường. Từ xa, Trái Đất trông giống như một nam châm lớn với cực Bắc và cực Nam như những loại nam châm bình thường khác. (Như mô tả, cực Bắc trong hình nằm ở miền Bắc Canada chính là cực Nam của một thanh nam châm.) Nếu chúng ta xem Trái Đất như một nam châm, vậy làm sao để so sánh nó với một nam châm bạn có thể cầm trên tay ?

  ---> Xem thêm các sản phẩm nam châm 
 Như trong bài viết của chúng tôi trên Magnet Grades, chúng tôi thường mô tả sức mạnh của một nam châm qua hai cách khác nhau: sức mạnh của từ trường xung quanh nó (trên bề mặt, thể hiện trong định luật Gauss) và lực cần thiết để loại bỏ một nam châm từ một tấm thép hoặc từ một nam châm khác (lực kéo). Vậy làm thế nào chúng ta xác định rõ Trái đất? Nam châm hình cầu S8 có cường độ hơn 8.000 gauss gần các cực của nam châm. Khi bị mắc kẹt vào một bề mặt thép, lực kéo khoảng 6,5 ib,  vậy thông số kỹ thuật của Trái Đất sẽ là bao nhiêu? Cường độ từ trường của Trái Đất ở hai cực là khoảng 0,6 gauss - yếu hơn nhiều so với một nam châm neodymium. Chúng tôi thực hiện một ước tính sơ bộ về lực kéo của nam châm Trái Đất, bằng cách làm một danh sách các giả định. Nếu chúng ta giả định Trái Đất là một nam châm vĩnh cửu thay vì một quả bóng với phân nửa là sắt nóng chảy và dòng điện chạy qua nó, chúng ta có thể tìm Brmax là khoảng 1 gauss. Điều đó là yếu hơn rất nhiều so với Brmax của 13.200 gauss của một nam châm N42 như S8. Nếu bạn có thể tìm thấy cánh cửa tủ lạnh lớn nhất trong vũ trụ để dính trái đất, thì con số chúng tôi đã thực hiện để tính toán cho cánh cửa tủ lạnh ấy, nó có thể có một lực kéo khoảng 19 tấn. Nghe có vẻ như rất nhiều, nhưng không quá nhiều khi bạn xem Trái Đất có khối lượng khoảng một nghìn tỷ tấn. Các lực hấp dẫn kéo nó về phía cánh cửa tủ lạnh khổng lồ này có lẽ sẽ hoàn toàn làm yếu bất kỳ lực từ nào.
La bàn 
 ứng trên bề mặt trái đất, chúng ta có thể sử dụng một nam châm hoặc vật thể từ hóa để hoạt động như một la bàn. Đo theo hướng của từ trường là một cách tốt nhất để xác định phương hướng mà mọi người đã sử dụng gần một ngàn năm nay.
La bàn hoạt động như thế nào? Kim của một la bàn thực sự là một mảnh từ kim loại, được cân bằng cẩn thận, nó có xu hướng quay quanh trục và quay quanh từ trường. Khi nó không được chỉ về phía Bắc, các lực từ có xu hướng đẩy nó theo hướng đó. Các lực rất yếu, nhưng với một la bàn ma sát thấp,  đủ để có chúng có thể hoạt động. Nên nhớ rằng một la bàn có xu hướng chỉ  cực Bắc từ trường, điều này là khác so với cực Bắc địa lý, nơi mà các kinh độ gặp nhau. Sự khác biệt giữa hướng cực Bắc địa lý và hướng một la bàn chỉ, được gọi là độ từ thiên. Không những chỉ có kim từ hóa hoạt động như một la bàn, mà một nam châm cũng hoạt động như một la bàn. Chúng tôi để cân bằng một nam châm đĩa trên bề mặt, và để cho nó quay đến điểm cực Bắc. Chúng tôi đã cho thấy điều này trong bài viết về việc xác định các cực của một nam châm. Ở đây, từ chứng minh tương tự, nam châm tráng nhựa màu đỏ và đen.

Độ nghiêng và la bàn 3D

Hướng thực tế của từ trường tại một địa điểm cụ thể trên Trái Đất không phải là luôn luôn bằng với mặt đất. Trong thực tế, ở đây tại Pennsylvania, Hoa Kỳ vị trí của chúng tôi, hướng mà chỉ thẳng mặt đất, gọi là độ nghiêng.Theo bản đồ ở bên phải, chúng ta thấy một từ trường hướng về phía cực Bắc, nhưng cũng chỉ xuống mặt đất khoảng 67 độ. Độ nghiêng của bạn sẽ thay đổi tùy theo vị trí địa lý của bạn. Hầu hết ở Bắc Mỹ trong khoảng 40-70 độ. Video dưới đây cho thấy làm thế nào để hình dung điều này trong hai cách khác nhau. Đầu tiên, chúng tôi cuộn một nam châm hình cầu xung quanh trên một mặt phẳng, bàn phi kim loại. Nó luôn luôn dừng lại với cực Bắc của nam châm chỉ xuống ở một góc. Hình ảnh một mũi tên lớn chạy qua trục của nam châm hình cầu, chỉ xuống mặt đất. Đó là hướng của từ trường. Cách thứ hai sử dụng một nam châm vòng xuyên tâm từ hóa, cho nó lăn trên bàn làm việc. Nam châm cuộn tròn quay trục và quanh từ trường, và cực Bắc chỉ xuống tại một góc nhọn.

Cực Bắc chuyển động –  Paleomagnetism 

Sự chuyển động của cực Bắc Trái đất qua Bắc Cực của Canada. Điều thú vị là, cực Bắc không đứng yên, nó có xu hướng di chuyển xung quanh, thậm chí từ năm này sang năm khác. Hơn 180 năm qua, từ cực Bắc đã được di chuyển về phía Tây Bắc. Qua các thời kì, vị trí của các cực có thể di chuyển rất nhiều mà cực Bắc và cực Nam có thể chuyển địa điểm. Có bằng chứng cho thấy sự đảo chiều từ trường đã xảy ra vào các thời điểm khác nhau trong lịch sử. Bằng chứng cho những sự kiện này có thể được tìm thấy trên toàn thế giới trong bazan, lõi trầm tích lấy từ đáy biển. Khi những khối đá này được hình thành, các mẩu của oxit sắt, bên trong chúng là từ hóa đã liên kết với từ trường của trái đất. Bằng sự tính toán cách liên kết của các hạt, nguồn gốc của sự đảo chiều từ trường có thể được tìm thấy trong đáy biển (hoặc một vài nơi khác). Trong thực tế, các sọc xen kẽ hướng từ hóa dọc theo đáy biển đo được trong năm 1960 và 1970 là bằng chứng cần thiết để xác nhận các lý thuyết trôi dạt lục địa và kiến tạo địa tầng. Cho một dẫn chứng, chúng ta rắc một số bụi sắt trên bề mặt và chuyển một nam châm đến gần nó. Bạn có thể mua oxit sắt như thế này từ một cửa hàng,  hoặc bạn cũng có thể làm một chút bằng cách nghiền một mảnh sắt thép. Trong video dưới đây, bạn có thể thấy các hạt sắt hướng theo từ trường.

Từ trường trong không gian  

Trong không gian, từ trường của trái đất làm được một số điều thực sự quan trọng mà chúng ta thường không nghĩ đến. Trong khi thật khó để đưa ra một số thí nghiệm cho thấy những ảnh hưởng trên bề mặt trái đất, nhưng quả thật  nó vẫn là công cụ khá thú vị. Năng lượng gió là một dòng hạt tích điện từ mặt trời, tạo thành chủ yếu từ electron và proton. Từ trường Trái Đất che chắn bề mặt của Trái Đất từ ​​các hạt trong một vùng được gọi là từ quyển. Hình dạng của nó liên tục thay đổi và thay đổi để phản ứng lại năng lượng gió. Ở những nơi mà một số những hạt tích điện di chuyển vào từ trường, chúng ta thấy cực quang - Bắc (và Nam). Tất nhiên, từ quyển là quan trọng đối với chúng ta để cung cấp nhiều hơn ánh sáng cho người dân sống gần các cực. Các nhà khoa học cho rằng nếu không có từ trường, các hạt tích điện của năng lượng gió sẽ tước đi lớp ozone, giúp các tia sáng khối UV từ mặt trời. Thậm chí nhiều hơn , bằng chứng cho thấy sự thiếu từ trường là lý do tại sao sao Hỏa có rất ít không khí - nó đã bị tước đi theo thời gian kể từ khi từ trường của sao Hỏa tắt.

Nguồn: namcham.vn

Categories: Khái Niệm, Ứng Dụng

Nam châm vĩnh cửu là gì?

Nam châm vĩnh cửu là một nam châm không mất đi từ trường của nó. Tuy nhiên những gì tạo ra một nam châm vĩnh cửu? Để hiểu điều này chúng ta cần phải biết cách làm việc của nam châm. Từ tính là một khía cạnh của hiện tượng được gọi là lực điện từ, một lực cơ bản của vũ trụ vật chất. Nam châm được tạo ra khi một số chất và các yếu tố gây ra với một từ trường mạnh. Nam châm vĩnh cửu được tạo ra mà không mất đi từ trường theo thời gian.

Một nam châm vĩnh cửu là một nam châm vì sự định hướng của lĩnh vực của mình. Lĩnh vực được từ trường nhỏ vốn có trong cấu trúc tinh thể của vật liệu sắt từ. Vật liệu sắt từ là những chất chỉ có khả năng được thực hiện vào nam châm, thường là sắt, niken, hợp kim hoặc kim loại đất hiếm. Một nam châm được tạo ra khi một số điều kiện gây ra các lĩnh vực riêng biệt trong một mục sắt từ được tất cả các liên kết trong cùng một hướng. Tuy nhiên các phương pháp được sử dụng trong hầu hết trường hợp nam châm yếu chỉ có thể được thực hiện. Điều này là bình thường tiếp xúc trực tiếp với vật liệu tự nhiên từ hoặc bằng cách chạy một dòng điện qua nó. Tuy nhiên trong trường hợp của một lĩnh vực sản xuất bằng cách cọ xát nó với một nam châm mạnh quá yếu và sẽ mờ dần theo thời gian khi các lĩnh vực quay trở lại vị trí ban đầu của chúng.

Cách chính mà nam châm vĩnh cửu được tạo ra là bằng cách nung nóng một vật liệu sắt từ ở nhiệt độ cao nhất định. Nhiệt độ cụ thể cho từng loại kim loại nhưng nó có tác dụng của việc sắp xếp và "sửa chữa" các lĩnh vực của nam châm trong một vị trí cố định. Nó được phỏng đoán rằng quá trình tương tự bên trong Trái đất là những gì tạo ra nam châm vĩnh cửu tự nhiên.

Nam châm vĩnh cửu quan trọng đối với việc sử dụng công nghiệp của chúng, đặc biệt là khi nói đến phát điện và động cơ điện. Quá trình cảm ứng cho tua-bin và máy phát điện cần nam châm vĩnh cửu để biến chuyển động cơ học thành năng lượng. Chúng cũng rất quan trọng cho động cơ điện trong nhiều thiết bị điện tử sử dụng đảo ngược sự cảm ứng của dòng điện để tạo nên năng lượng cơ học. 

Nguồn: Universetoday

Biên dịch: Hoàng Ngọc Sửu

Categories: Khái Niệm

Nam châm là gì?

Nam châm ( từ tiếng Hy Lạp μαγνήτις λίθος magnḗtis Lithos , ” magie đá ” ) là một vật liệu hoặc đối tượng mà tạo ra một từ trường. Từ lĩnh vực này là vô hình nhưng chịu trách nhiệm về sự dịch chuyển đáng chú ý nhất của một nam châm : một lực kéo trên các vật liệu sắt từ khác, chẳng hạn như sắt , và thu hút hoặc đẩy nam châm khác .
Nam châm vĩnh cửu là một đối tượng được làm từ một loại vật liệu là từ hóa và tạo ra từ trường dai dẳng của mình . Một ví dụ hàng ngày là một nam châm tủ lạnh sử dụng để giữ các ghi chú trên cánh cửa tủ lạnh . Vật liệu có thể được từ hóa , cũng là những người đang thu hút mạnh mẽ với một nam châm, được gọi là sắt từ (hoặc ferrimagnetic ) . Chúng bao gồm sắt, niken, coban, một số hợp kim của các kim loại đất hiếm , và một số khoáng chất tự nhiên như đá nam châm . Mặc dù sắt từ ( và ferrimagnetic ) vật liệu là những người duy nhất thu hút vào một nam châm đủ mạnh để được thường được coi là từ, tất cả các chất khác đáp ứng một cách yếu ớt với một từ trường , bởi một trong số các loại từ tính.
Vật liệu sắt từ có thể được chia thành các vật liệu từ tính “mềm” như sắt ủ , có thể được từ nhưng không có xu hướng ở lại từ hóa, và từ tính vật liệu “cứng” , mà làm . Nam châm vĩnh cửu được làm từ vật liệu sắt từ “cứng” như alnico và ferit được bị xử lý đặc biệt trong một từ trường mạnh mẽ trong quá trình sản xuất , để sắp xếp cấu trúc vi nội bộ của họ , làm cho họ rất khó để khử từ . Để khử từ một nam châm bão hòa , một từ trường nhất định phải được áp dụng , và ngưỡng này phụ thuộc vào kháng từ các vật liệu tương ứng. “Hard ” vật liệu có độ kháng cao , trong khi vật liệu “mềm” có kháng từ thấp.

Nam châm điện được làm từ một cuộn dây điện hoạt động như một nam châm khi một dòng điện đi qua nó, nhưng không còn là một nam châm khi các điểm dừng hiện tại . Thông thường, các cuộn dây được quấn quanh một lõi bằng vật liệu “mềm” sắt từ như thép , giúp tăng cường từ trường tạo ra bởi cuộn dây.

Sức mạnh tổng thể của một nam châm được đo bằng thời điểm từ hoặc , cách khác , tổng số từ thông mà nó tạo ra . Sức mạnh của từ tính địa phương trong một vật liệu được đo bằng từ tính của nó .

Nguồn: Wiki – Biên dịch: namcham.vn

Categories: Khái Niệm