磁鐵可以永久保持其強度嗎?
磁鐵只要遠離對其磁性有負面影響的因素(如電源線、其他磁鐵、高溫等),理論上會永久保持磁性。
哪些金屬有磁性?
磁場可以通過多種方式與金屬相互作用。這一切都取決于材料的內部結構,與磁場相互作用的主要金屬類型有以下三種:
鐵磁性
順磁性
抗磁性
磁鐵會被鐵磁金屬強烈吸引,而其他磁鐵則不會。雖然順磁性金屬也可以吸引磁鐵,但它們的吸引力很弱。另一方面,抗磁性材料在靠近磁鐵時顯示出微弱的排斥力,只有鐵磁性金屬才被認為是真正具有磁性的。
磁性金屬清單
下面列出了一些最著名的磁性金屬。其中一些材料始終具有磁性。但是,某些材料(例如不銹鋼)不會表現出磁性,除非它們包含特定的化學成分。
鐵
鐵磁金屬,例如鐵,是眾所周知的。事實上,它是最具鐵磁性的金屬。正是它們賦予了地球磁性,并構成了地核的重要組成部分。因此,地球本身就像一個永磁體。
影響鐵磁性的因素很多。除了原子電子自旋,其晶體結構也起著重要作用。如果失去晶體結構,鐵就會變成非磁性金屬。
鐵根據其晶體結構具有不同的性質。
鐵α-Fe結構的體心立方(BCC)結構使其具有鐵磁性。同時為面心立方(FCC)γ-Fe結構,無磁性。例如,β-Fe結構顯示順磁性。
鎳
鎳也是一種常見的具有鐵磁性的磁性金屬。它的化合物也存在于地核中。鎳傳統上被用來制造硬幣。今天,鎳被廣泛用于電池、涂料、廚房設備、電話、建筑、交通和珠寶。鎳鐵是不銹鋼的關鍵成分,由鎳制成。鎳也是鋁鎳鈷磁鐵(由鋁、鎳和鈷制成)的一部分。
鈷
鈷是一種鐵磁性金屬。在過去的 100 年里,鈷因其優異的磁性而被廣泛使用。
鈷可用于制造軟磁鐵和硬磁鐵。與其他軟磁體相比,鈷基磁體具有很多優點。特別是它們的飽和點非常高,居里溫度為950-990°C。因此,它們可以在高溫(高達500°C)下使用。
鈷合金廣泛用于硬盤、風力渦輪機、核磁共振成像儀、電機、致動器和傳感器。
鋼
由于其鐵含量,鋼也表現出鐵磁性。在大多數情況下,鋼被磁鐵吸引。因此,永磁體也可以由鋼制成。
例如,EN c15d鋼的含鐵量在98.81%到99.26%之間。這種鋼的鐵含量很高。因此,鐵的鐵磁特性轉移到鋼上。
不銹鋼
有些不銹鋼是磁性的,有些則不是。通過向合金中添加鉻,合金鋼變成不銹鋼。鐵素體和馬氏體不銹鋼的成分和分子結構使其具有磁性。
另一方面,奧氏體鋼由于其分子結構而沒有表現出鐵磁性。因此,它可以用于MRI。
不同的鎳含量是造成磁差的主要原因。氧化層的強化提高了防腐蝕能力,但也改變了不銹鋼的結構。
稀土金屬
除上述金屬外,一些稀土化合物也具有鐵磁性。釓、釤和釹是磁性稀土金屬。
通過將上述金屬與鐵、鎳和鈷結合,可以制造具有不同性能的磁體。諸如此類的磁鐵具有某些應用所需的特定特性。
哪些金屬沒有磁性?
元素周期表中只有少數金屬具有磁性。其他常見金屬是非磁性的。這里有一些例子。
非磁性金屬清單
鋁
鋁具有與鋰和鎂相同的晶體結構,使其無磁性。這三種材料都是順磁性金屬。
盡管鋁腐蝕可以通過多種方式發生,但它本身就具有耐環境腐蝕的能力。再加上它的重量輕,它已成為許多行業的有用金屬。
金
像大多數金屬一樣,黃金是一種抗磁性金屬。包括金在內的所有抗磁性金屬對純磁鐵都有微弱的磁性吸引力。
銀
銀是另一種非磁性金屬。銀的抗磁性使其無磁性。
眾所周知,銀等金屬的導電性、導熱性和反射性最強。加熱后,它變得非常柔軟和可塑。此外,它還具有很高的耐腐蝕性。
銅
銅本身沒有磁性,但它以某種方式與磁鐵相互作用(例如,渦流)。