סרמיקה מתקדמת ביישומים מגנטיים בעלי ביצועים גבוהים

מבוא ל- Ceramics מתקדם במערכות מגנטיות

קרמיקה מתקדמת עברה מלהיות רק חומרים חשמליים כדי לאפשרים הכרחיים של יישומים מגנטיים ביצועים גבוהים.מהנדסים בקנה מידה אטומי, חומרים לא-מטאלים, אורגניים משלבים סיבולת תרמית יוצאת דופן, אינרציה כימית, ו בידוד חשמלי עם תגובות מגנטיות מבוקרות, בעוד חומרים מגנטיים מסורתיים - כגון ברזל, ניקל, cobalt, ⁇ שלהם - שולטות מגזרים רבים, מתקדם, מלאת חומרים מגנטיים מתקדמים, 000, 000 כדי לפתח אפקטים מגנטיים מתקדמים, 000 מגנטיים מתקדמים, 000.

תכונות שהופכות את Ceramics מתקדם אידיאלי לשימוש מגנטי

קרמיקה מתקדמת מציעה שילוב של תכונות פיזיות ומגנטיות שנמצאות לעתים נדירות חלופות מתכתיות או פולימרים.הבנת המאפיינים הללו היא המפתח לבחירת החומר הנכון לתפקוד מגנטי נתון.

יציבות גבוהה

מכשירים מגנטיים פועלים לעתים קרובות בסביבות שבהן הטמפרטורה עולה על 150 & #176;C, לפעמים מגיע 500 & #176; C או יותר בתחנות אוויר או תעשייתיות. מגנטים לאמנה, כגון NdFeB, ניסיון פיזור בלתי הפיך של עד 200 & #176; C. קרמיקה מתקדמת כמו FLT:0hard fersLTFLT (barium ו-Ricreium) הוא שמירה על עלויות מוצקות על שטח C.

בידוד חשמלי והפסדים נמוכים של אדדי

(המגנטים המטליקים הם בעלי תפקוד חשמלי, המוביל לזרמים מודיים המייצרים חום ולהפחית את היעילות, במיוחד תחת שינוי שדות מגנטיים. קרמיקה מתקדמת הם באופן טבעי FLT:0 חשמלאיים חשמליים ממריצים 1:1 עם התנגדות מספר הזמנות של גודל גבוה יותר מאשר מתכות.

קורוזיה והתנגדות כימית

רכיבים מגנטיים בסביבות הדחיסות של הרכב, צמחי עיבוד כימיים, או מערכות ימיות נחשפים לחחות, מלחים, חומצות, גזים תגובתיים. מגנטים נדירים-earth מתנדנדים במהירות ללא ציפויים מגנים, הוספת עלויות ונקודות כישלונות. קרמיקה מתקדמת, לעומת זאת, הם בעלי קומפקטיות מבוססי קומפקטיות ובאופן טבעי, ללא מגבלות גבוהות יותר של איכות אורגנית, והימנעות מחשיפה לטמפרטורות גבוהות יותר.

כוח מכני ועוצמה

בעוד קרמיקה נתפסת לעתים קרובות כגלוי, טכניקות עיבוד מודרניות מניבות קרמיקה מתקדמת עם כוח דחיס גבוה, כוח גמיש טוב, קשיחות מעולה. ferrites קשה יש קשיחות Mohs של - 7, מה שהופך אותם עמידים לחיבוק.ביישומים שבהם מגנטים מוטבעים בהתפרצויות רוטט או כפופים לרטט, את העוצמה של קרמיקה מונעים וסדקים מתקדמים יותר כמו גלנרטורפים מהירים יותר.

תכונות מגנטיות בעלות

(הופנה מהדף קרמיקה מתקדמת) ניתן להתאים להצגת התנהגות מגנטית קשה (המקובל) או רכה, בהתאם לרכיבה ולמיקרו-מבנה (FLT:0Soft ferritesFLT:1, כגון מהנדסים מגנים-zinc ו- ניקל-zinc ferrites), מציעים מטריה ראשונית, גסה נמוכה, אובדן היסטרי נמוך, מה שהופך אותם אידיאליים לחיקויים וקיבולת מגנטיתמפוספסת:

סוגים של סראמיקים מתקדמים עבור יישומים מגנטיים

משפחות רבות של קרמיקה מתקדמת רלוונטיות מבחינה מסחרית.כל אחת מהן יש מאפיינים מגנטיים נפרדים, יתרונות, וסחר-offs.

Hard Ferrites (Hexagonal Ferrites)

(ב) ⁇ (ב[[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]

Soft Ferrites (Spin Ferrites)

פשטות של פיגור במבנה הספין-אל (שני משפחות עיקריות שולטות:0MnZn ferritesHzFLT:1 (manganese-zinc) ו-FLT:2 NiZn fereursiveFLT 3: (ניקאל-זנק) יכולות להיות בעלות יכולת גבוהה (עד 20,000) ו-Nen-R) להורדת רכיבי שפעת (RIfererc) אך להורדת דלק (ניק-V) ל-R1 ל-RIx) ל-RIx (ניקל-Vateix1) ל-Vaterative) ל-Vateratives to R.

Garnets (למשל, Ytrium Iron Garnet)

[ה]ה' [ה]'[דרוש מקור]] [ב]], [ה], [ה]] ב'[2]], [3]3FLT: ⁇ ] ⁇ [3] ,[3] ‭ ‬ה[[1924]]]]]], ‭ ‬ה[[1924]]]]], ו[[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[

מגנטים מתקדמים אחרים

(ה) מגנטים הם ⁇ מתכתית, לא קרמיקה, עם זאת, מרכיבים קרמיקה אחרים וקרמיקה מגנטית הם מתעוררים.

תהליכי ייצור עבור מגנטים מתקדמים

ייצור מגנטים קרמיקה מתקדמים כרוך עיבוד אבקה, יצירת, חטא, ופוסט-מעבדה.כל צעד שולט על המיקרו-מבנה הסופי וביצועים מגנטיים.

אבקה

חומרי גלם מעורבים בפרופורציות סטוכמטריות, ולאחר מכן דחוסים ב 1000-1300 & #176;C כדי ליצור את השלב המגנטי הרצוי (למשל, hexaferrite או תרדל) את agglomerates calcined מ £, אחיד בגודל חלקיק (בדרך כלל sub-micrometer למיקרומטר קטן).

יצירת ו-Alignment

אבקות מלחיצה לתוך צורה באמצעות לחיצה יבשה (uniaxial או Isostatic) או רטוב לחיצה (slip, extrusion, או הזרקת עובש) עבור ציוני anisotropic, שדה מגנטי מוחל במהלך לחיצה על מנת להתאים את האקסקסים הקלים המגנטיים של החלקיקים.המידה של השפעות חזקות remanence and Energy Product. לאחר לחיצה, הגוף הירוק הוא יבש ומכונה אם יש צורך.

Sintering

התבוננות בטמפרטורות בין 1100 & #176; C ו 1350 & #176; C מאחד את האבקה לתוך קרמיקה צפופה. Atmosphere שליטה הוא קריטי: מאן זאן ferrites חייב להיות מחוספס בלחץ חלקי חמצן מבוקר כדי להשיג את מצב חמצון הנכון. עבור רעד קשה, חטא באוויר הוא אופיינית טמפרטורות, זמן, קירור ודגנים, אשר משפיע על צפיפות, אשר הופך את החמצן, לחץ נוסף נגד החמצן, ואפקטים.

פוסט-Processing and magnetization

לאחר חטא, מגנטים קרמיקה הם לעתים קרובות קרקע לסובלנות ממדית הדוקה.הם ממגנטים בשדה הדופק או DC כי עולה על העקביות שלהם.עבור ferrites קשים, שדה מתפתל של -1.5-2 T הוא טיפוסי. בקרת איכות כוללת מדידה, coercivity, ומוצר אנרגיה באמצעות hysteresisgraph. עשוי להיות מקובצי מתכת עם יישומים ספציפיים, או encapscapsulation.

יישומים בתעשיות

השילוב של יציבות תרמית, חשמלית וכימיקלית עם מגנטיות שניתן לשלוט בו מאפשר קרמיקה מתקדמת לשרת בתפקידים בעלי ביצועים גבוהים מגוונים.

מנועים חשמליים וגנרטור

מנועים קבועים למגנט לרכב (למשל, מנועים היברידיים / חשמליים) ודחפים תעשייתיים משתמשים יותר ויותר במגנטי הפורטים במקום חלופות נדירות לצמצום הסיכון לעלויות ואספקה. Ferrite-sted synchronous reluctance מנועים משלבים מגנטים טכס עם רתיעה למקרר, השגת יעילות מעל 95% ללא תקלות נדירות עבור סוללות, 000 סוללות אוויריות, 000 עבור סוללות.

חיישן מגנטי

קרמיקה מתקדמת חיונית עבור חיישנים שדה מגנטיים של שדה מגנטית (FLT:0) 1 (FLT:1 ), בשימוש במהירות הרכב ומיקום חישה, אוטומציה תעשייתית, הדמיה רפואית. ליבות פריטה בחיישנים מגנטיים וחיישנים אפקט הול-אפקט לשפר את הרגישות ולהפחית את הרעש. YIG מבוסס חיישנים (למשל, פילטרי YIG) משמשים בניתוחי מקלטים וחסמים גבוהים של קרמיקה.

אחסון נתונים וזיכרון מכשירים

ראשי הקלטה מגנטיים לכונן דיסק קשיחים השתמשו היסטורית ליבת מפרטקס בשל התנגדות גבוהה שלהם והפסדים גבוהים של הדיד הנוכחי בתדרים גבוהים.בעוד ראשי פילים דקים החליפו בעיקר את הטלפטים לשיפורים בצפיפות, הטפרים נשארים בראשי קלט ומערכות מורשת.

מכשירים מגנטיים

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מכשירים רפואיים

בדמיית התחדשות מגנטית (MRI), מגנטים מורכבים משמשים לדור שדה, אבל רכיבים קרמיקה מופיעים סלילים ⁇ ומדכאים להפחית זרמים דידיים. פריטה חלקיקים נחקרים עבור FLT:0 מגנטיות היפרותררמיה FLT:1 טיפול בסרטן, שבו שינוי שדות מגנטיים חלקיקים כדי להרוס את הגידולים ואת הזיהומים שאינם רעילים לשימוש במערכות הדם שלהם.

אוויר והגנת

יציבות והתנגדות קרינה של קרמיקה חיונית במערכות בקרה לווייניות, טייסים והדרכה טילים. סמריום-קובלט מגנטים (היברידי מתכת-צמי) מציעים מזהמים טמפרטורה טובים יותר, אבל ferriteים קרמיקה טהורים משמשים בתפקידים פחות תובעניים.הגזים הנמוכים ואפסטיביות להפחית את הסיכון לסביבות סטטיות בחלל.

אנרגיה מתחדשת וחשמל

ליבות טריק רך שולטים בממירי חשמל, מופנמים, ו DC-DC ממירים עבור לוחות סולאריים ומחסני סוללות.הפסדים נמוכים שלהם בתדרים מתקדמים לשפר את היעילות.מגנטים של הלפטופים קשים משמשים גנרטורים קטנים של רוח ובמכונות מתפתלות של פלוקס לעוצמה טיטד. כמו דחיפה ל-100% רשתות מתחדשות, גדל מגנטים ישחקו תפקיד במגנרטורים מגנטיים ומגבלות אנרגיה מגנטיות והגנתיות.

פרספקטיבה עתידית ודרכים מתפתחות

מחקר ופיתוח במגנטים קרמיקה מתקדמים מאיצים, מונעים על ידי הצורך בחומרים מגנטיים זולים ויעילים יותר, יעילים יותר, וסביבתיים.

« « Ceramics

הקטנת גודלי דגנים לנונוק בקנה מידה יכול להגדיל את coercivity ואת מוצרי האנרגיה באמצעות pinning דומיין-קיר. Exchange-coupled nanocomposites (למשל, נקניקיות רכות / hard) מבטיח מוצרי אנרגיה שמגשרים את הפער בין fers לבין מגנטים נדירים-earth מגנטים.

Multiferroics ו-מגנטואלקטרי

חומרים כי זוג מגנטיות קיטוב עם מיכליזציה חשמלית (multiferroics) מאפשרים מגנטיות מבוקרת מתח, צמצום צריכת האנרגיה במיקרואלקטרוניקה. Bismuth ferrite ותרכובות של ferrite ו ferroelectric קרמיקה (למשל, PZT) נמצאים תחת מחקר אינטנסיבי. חומרים כאלה יכולים להוביל זיכרון אקראי (M) עם מתחים של 4 / Rraicial) מתחת לפילטרים מסחריים 5GT.

ייצור של מגנטים Ceramic

הדפסה תלת מימדית של מגנטים קרמיקה באמצעות הכפלה או סטראוליתוגרפיה מאפשרת גיאומטריה מורכבת ומבנים משולבים.זה יכול לחולל מהפכה בעיצוב מוטורי על ידי מתן חיסון לפלוקס-מצטבר להתנצלות בלתי אפשרית עם לחץ מסורתי. החוקרים הראו מגנטים מודפסים עם תכונות דומות לעמיתים מחוסנים, אם כי צפיפות והיערכות להישאר אזורים לשיפור.

אינטגרציה עם Broad-Bandgap Semiconductors

כשינוי אלקטרוניקה כוח ל- SiC ו- GaN שפועל בתדרים וטמפרטורות גבוהות יותר, הרכיבים המגנטיים חייבים לעקוב אחר ferrites Soft עם FLT:0enhanced תרמי מוליכות FLT:1 והפחתה של אובדן ליבה בתדרים MHz מפותחים.Doping fers עם עקבות של cobalt או ניקל יכול להתאים anisotropy מגנטי coamic coathdol-fires עם מתכת קומפקטית (tempd) עם קומפקטית מתכת משולבת עם קומפקטית (מאט) עם קומפקטית מתכת קומפקטית, cotrad) עם קומפקטית מתכת עם קומפקטית, עם קומפקטית מתכת קומפקטית מתכת קומפקטית (מאט) עם קומפקטית מתכת קומפקטית מתכת עם קומפקטית).

אחריות והתאמה חומרית קריטית

הסיכונים הסביבתיים והגיאופוליטיים של כריית הכרייה הנדירה מניעים את ההשתכרות עם ferrites ואלמנטים פחות קריטיים אחרים קרמיקה בשפע.חוקרים מסלקים כימיה עם lanum, cerium, או אלמנטים פחות קריטיים אחרים כדי להגביר (BH)uaFLT:0 maxFLT:1 ; אנליזה של מחזור חיים מראה כי מגנטים יש טביעת רגל נמוכה משמעותית מאשר ND או Sintercy.

מסקנה

קרמיקה מתקדמת היא חלק אינטגרלית לאבולוציה של מערכות מגנטיות בעלות ביצועים גבוהים, המאחדות את הפער שבו מגנטיות מתכתיות מגיעות לגבולותיהן.יציבות תרמית, בידוד חשמלי, התנגדות כימית, ותכונות מגנטיות טונה יכולות לפעול אמין בתנאים קיצוניים מהחלל העמוק לסביבותיהירות רכב.עם משפחות מבוססות כמו חומרים מגנטיים קשים ורכים לצד רב-פרציפיים מתחדשים וננופולטים, מציעות קרמיקה לשילוב מתקדם של אלקטרוניקה, רק עם תהליכים מתקדמים.

(ב) לקרא נוסף, לחקור את יסודות ה-FLT:0 מגנטים למגנטים על ויקיפדיה FLT:1 ואת המאפיינים של FLT:2YIG garnetssveFLT 3 משאבים תעשייתיים כמו FLT:4 איגוד מגנטים בינלאומי:5 לספק מדריכים טכניים על בחירת חומרים ועיצוב יישומים.