磁鐵與居里溫度

術(shù)語(yǔ)“居里溫度(Tc)”或“居里點(diǎn)”在討論磁鐵和磁性時(shí)經(jīng)常被提及。居里溫度與材料在失去磁性之前能達(dá)到的最高溫度有關(guān)。當(dāng)達(dá)到磁性材料的居里溫度時(shí)，材料中的自發(fā)磁化作用降至零。此時(shí)，材料不再是鐵磁性材料，而是順磁性材料。

這個(gè)溫度標(biāo)記以法國(guó)物理學(xué)家皮埃爾·居里(Pierre Curie，1859-1906)的名字命名。皮埃爾·居里于1895年發(fā)現(xiàn)了將磁性變化與溫度聯(lián)系起來(lái)的定律。

解釋鐵磁性材料和順磁性材料之間的區(qū)別，首先要回到材料中最初產(chǎn)生的磁力。一種物質(zhì)的磁矩(原子內(nèi)部的偶極矩，源于電子的自旋和角動(dòng)量)決定了磁力。不同的材料具有獨(dú)特的本征磁矩結(jié)構(gòu)，這些本征磁矩的排列取決于溫度。

達(dá)到居里溫度的磁鐵

當(dāng)磁性材料達(dá)到居里溫度時(shí)，其內(nèi)稟磁矩的方向發(fā)生變化，從而達(dá)到臨界點(diǎn)。

材料只有在特定方向上磁矩對(duì)齊時(shí)才具有磁性。當(dāng)一組無(wú)序磁矩在外加磁場(chǎng)中被強(qiáng)制對(duì)齊時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁性。當(dāng)磁性材料達(dá)到居里溫度時(shí)，磁矩的排列就會(huì)變得無(wú)序。因此，隨著工作溫度的升高，并朝著材料的居里溫度移動(dòng)，材料的磁性強(qiáng)度會(huì)因力矩偏移而減弱。一般來(lái)說(shuō)，磁鐵暴露在較高溫度下時(shí)較弱。

居里點(diǎn)對(duì)應(yīng)用的重要性

在為特定應(yīng)用選擇磁鐵時(shí)，了解最高工作溫度是考慮的幾個(gè)關(guān)鍵因素之一。如果實(shí)際工作溫度高得多，在室溫下選擇具有最佳磁場(chǎng)的磁鐵是毫無(wú)意義的。事實(shí)上，工作溫度可能超過(guò)磁鐵的居里溫度，導(dǎo)致退磁。

磁鐵的溫度限制

AlNiCo(鋁、鎳和鈷)磁體可承受450-900°C之間的最高工作溫度。釤鈷(SmCo)磁體是一種強(qiáng)大的稀土磁體，在250-350°C之間保持磁性。標(biāo)準(zhǔn)釹稀土磁體(NdFeB)在最高工作溫度為80°C的高溫環(huán)境中性能較差。特殊的高溫釹磁體在140-200°C的溫度下保持磁性。世界上最常用的磁性材料陶瓷鐵氧體的最高工作溫度高達(dá)300°C。