На что способен неодимовый магнит в быту

Оглавление

Магниты неодимовые в быту

Лучшими зажимами и фиксаторами считаются магниты из неодима. Благодаря мощности магнитного поля они способны играть роль тисков. В быту нередко возникает необходимость склеить различные материалы или детали. Достаточно разместить их между парой неодимовых магнитов, и будет обеспечена предельно прочная фиксация. Имеет значение и то, что оказываемое магнитом усилие со временем не уменьшается, потому стабильность фиксации обеспечена.

Еще одно достоинство неодимовых магнитов кроется в их компактных размерах, поэтому они могут использоваться для склеивания деталей и материалов, имеющих сложную конфигурацию. Такие магниты незаменимы и для скрепления любых металлических предметов. Например, на стенах кухни можно расположить разные приспособления, зафиксировав их магнитами. Кстати, посредством мощных неодимовых магнитов в гараже можно подвесить даже велосипед, не говоря уже об инструментах.

Простейший способ найти утерянную металлическую вещь (гвоздик, ключи или иголку) — это закрепить магнит на каком-нибудь подручном предмете и некоторое время поводить им под мебелью или по полу. Во время ремонта таким же образом можно определить и месторасположение арматуры в стенах.

Неодимовые магниты способны без труда находить предметы из любого металла в грунте и песке, потому их можно использовать в поиске различных изделий на природе. Между прочим, именно с этого занятия начинали увлекаться кладоискательством многие коллекционеры раритетов.

Дачники имеют возможность доставать при помощи магнита предметы, которые упали в колодец, резервуар с водой или пруд. С аналогичной целью неодимовые магниты используют для поднятия со дна рек или озер предметов из металлов.

Сегодня в каждом доме есть компьютер, и у пользователя имеется информация, записанная на винчестере, CD т.д. Если жесткий диск или мобильный носитель данных сломался, это вовсе не означает, что кто-то не сможет считать с них информацию. Поэтому перед тем как выбрасывать диски, обработайте их неодимовым магнитом, и данные будут гарантированно уничтожены.

Еще одна распространенная область применения — это использование магнитов из неодимов для досуга: демонстрации фокусов, сборки моделей и решения головоломок. В этой сфере возможности таких магнитов почти безграничны. Можно крепить их на двух каких-нибудь предметах и показывать фокус по притягиванию друг к дружке. Мало найдется и людей, кого не привлекает популярная головоломка неокуб. Эта игрушка состоит из множества магнитных шариков одинаковой величины. Стабильностью конструкции и возможностью собирать из неокуба типовые и оригинальные фигуры игрушка обязана именно магнитному полю неодимового магнита.

Особенности транспортировки и хранения

Во время использования поисковых магнитов, нужно соблюдать несколько рекомендаций относительно транспортировки и хранения:

  1. Держать агрегат нужно в специальной немагнитной таре. Отлично подойдет деревянный ящик или в специальная сумка с экранированием.  
  2. Переносить конструкцию следует очень аккуратно, держа дистанцию в несколько метров от электрооборудования и техники. Сильное магнитное поле навредит гаджетам и компьютерным устройствам. 

Сумки для магнитов

Сумки для поисковых магнитов с экранированием – незаменимый аксессуар любого кладоискателя. Выполнена она из износостойкого материала с вшитыми стальными пластинами для изоляции магнитного поля. Человек сможет перенести агрегат, не рискуя случайно примагнитить его в неподходящем месте. 

Сумка довольно прочная и отлично защищает магнит от внешних повреждений, упрощая транспортировку. 

Меры безопасности при работе с сильными магнитами

Неправильное обращение с мощными магнитами может привести к травмам и повреждениям, опасным для жизни. При притягивании друг к другу они движутся с большим ускорением и могут защемить пальцы или сделать вмятину на легко повреждаемой поверхности. Неодимовые изделия очень хрупкие, а при ударах, падении от них откалываются острые осколки. Никогда не пытайтесь расколоть, разрезать или просверлить их. Продукты сверления могут легко воспламениться. Магниты влияют на работу некоторых приборов, магнитных носителей, кардиостимуляторов. Не кладите их рядом с кредитными картами, телефонами, электронными устройствами, механическими часами, ЭЛТ-мониторами, телевизорами, дискетами, кассетами. Держите их в недоступном для детей месте (!).

Состав

Неодим — это металл, который имеет магнитные порядки только ниже 19 К (-254,2 ° C; -425,5 ° F), где он развивает сложные антиферромагнитные порядки. Однако соединения неодима с переходными металлами, такими как железо, могут иметь ферромагнитный порядок с температурами Кюри намного выше комнатной, и они используются для изготовления неодимовых магнитов.

Сила неодимовых магнитов является результатом нескольких факторов. Наиболее важным является то, что тетрагональная кристаллическая структура Nd 2 Fe 14 B имеет исключительно высокую одноосную магнитокристаллическую анизотропию ( H A ≈ 7 Тл — напряженность магнитного поля H в единицах А / м в зависимости от магнитного момента в А · м 2 ). Это означает, что кристалл материала предпочтительно намагничивается вдоль определенной оси кристалла, но очень трудно намагничивать в других направлениях. Как и другие магниты, сплав неодимового магнита состоит из микрокристаллических зерен, которые выровнены в мощном магнитном поле во время производства, поэтому все их магнитные оси направлены в одном направлении. Сопротивление кристаллической решетки изменению направления намагничивания придает соединению очень высокую коэрцитивную силу или сопротивление размагничиванию.

Атом неодима может иметь большой магнитный дипольный момент, потому что в его электронной структуре 4 неспаренных электрона, в отличие от (в среднем) 3 в железе. В магните именно неспаренные электроны, выровненные так, что их спин находится в одном направлении, создают магнитное поле. Это дает соединению Nd 2 Fe 14 B высокую намагниченность насыщения ( J s ≈ 1,6 Тл или 16 кГс ) и остаточную намагниченность, как правило, 1,3 Тл. Следовательно, поскольку максимальная плотность энергии пропорциональна Дж / с 2 , эта магнитная фаза имеет потенциал для накопления большого количества магнитной энергии ( BH max  ≈ 512 кДж / м 3 или 64 ). Это значение магнитной энергии примерно в 18 раз больше, чем у «обычных» ферритовых магнитов по объему и в 12 раз по массе. Это свойство магнитной энергии выше у сплавов NdFeB, чем у самариево-кобальтовых (SmCo) магнитов, которые были первым типом редкоземельных магнитов, которые были коммерциализированы. На практике магнитные свойства неодимовых магнитов зависят от состава сплава, микроструктуры и технологии изготовления.

Кристаллическую структуру Nd 2 Fe 14 B можно описать как чередующиеся слои атомов железа и соединения неодима и бора. В диамагнитных атомов бора не вносят непосредственный вклад в магнетизм , но улучшают сцепление сильной ковалентной связи. Относительно низкое содержание редкоземельных элементов (12% по объему, 26,7% по массе) и относительное содержание неодима и железа по сравнению с самарием и кобальтом делает неодимовые магниты более дешевыми, чем самарий-кобальтовые магниты .

Техника безопасности про обращении с неодимовыми магнитами

Основное преимущество неодимовых магнитов это их колоссальная магнитная сила, она же представляет и наибольшую опасность в неумелых или неосторожных руках. Чем больше магнит, тем больший вред здоровью он может причинить. Большие неодимовые магниты при соударении друг о друга способны серьёзно травмировать конечности попавшие в этот момент между ними. Удар будет примерно соответствовать удару кувалды или большого молотка о наковальню. Нужно понимать, что магниты смыкаются со страшной силой и происходит это в одно мгновение. Даже опытный в обращении с магнитами человек не всегда успевает среагировать и отдёрнуть руку в нужный момент. Ещё одна неприятная особенность заключается в том, что если после удара молотком человек получает просто ушиб пальца, то в случае с магнитами, этот палец после удара остаётся зажат между ними как в тисках и вытащить его от туда довольно сложная задача. Если пытаться просто выдернуть палец из магнитов, то с большой долей вероятности они отщипнут кусок кожи с кончика пальца или же сорвут ноготь. Что бы избежать подобных последствий держите большие неодимовые магниты подальше друг от друга и от железных предметов, рекомендуемое расстояние не менее 1 метра. Если это всё же произошло и рука осталась зажата между магнитами, то в первую очередь нужно вставить между магнитами какие нибудь прокладки из немагнитных материалов — пластмассы или дерева, они предотвратят дальнейшее смыкание магнитов. После этого можно попытаться выдернуть руку самостоятельно или дожидаться приезда сотрудников МЧС. Небольшие магниты, размером 20-40 мм., тоже могут представлять опасность и при неаккуратном обращении оставляют на руках ушибы, порезы или гематомы

Очень важно обезопасить детей от контакта с неодимовыми магнитами. Даже маленькие магнитики могут представлять серьёзную угрозу здоровью ребёнка

Проглатывание маленьких магнитов может привести к крайне негативным последствиям, в этом случае нужно безотлагательно вызывать скорую помощь. Держите неодимовые магниты в недоступном для детей месте! Большие неодимовые магниты создают вокруг себя сильное магнитное поле, во избежание поломок держите их подальше от чувствительной техники — компьютеров, внешних дисков, часов, смартфонов, кардиостимуляторов, навигационного оборудования, банковских карт и т.п. Кроме того неодимовые магниты довольно хрупкие и при сильных ударах могут раскалываться, что тоже неприятно и накладно в денежном отношении. Будьте всегда крайне внимательны и осторожны при обращении с мощными магнитами.

Сила сцепления магнита на отрыв и сдвиг

Неодимовый магнит в качестве вешалки Сила сцепления – важная характеристика неодимового магнита, на которую следует обращать внимание при его выборе

Важно подбирать изделие с определенным запасом по мощности. Существует два вида силы сцепления: на отрыв и на сдвиг

Какая из двух характеристик важнее, зависит от задач, которые магнит выполняет

Существует два вида силы сцепления: на отрыв и на сдвиг. Какая из двух характеристик важнее, зависит от задач, которые магнит выполняет.

  • Сила сцепления на отрыв – это усилие, которое необходимо приложить, чтобы оторвать магнитный материал от поверхности. В характеристиках изделия указана его сила притяжения в идеальных условиях, при которых он полностью прилегает к гладкому ровному стальному листу толщиной не менее 20 мм и отрывается от него под прямым углом. Поскольку на практике условия далеки от идеальных, то и удерживающая сила в реале будет ниже заявленной.
  • Сила сцепления на сдвиг применима, когда магнит перемещается вдоль поверхности изделия. Этот параметр составляет примерно 15-50% от силы на отрыв. Если нагрузка выше заявленной характеристики, то предмет будет съезжать по вертикальной поверхности. Например, магнит прямоугольник 20х10х4 мм выдерживает нагрузку на отрыв 4 кг, но при использовании на сдвиг его предельная нагрузка будет равняться 1,8 кг. Для многих применений сила на сдвиг является основной характеристикой неодимового магнита.

Сцепная сила зависит от многих факторов. Например, на шероховатой поверхности она несколько ниже, чем на гладкой и ровной поверхности. Чем тоньше металл, на который крепится магнит, тем слабее он будет держаться. Предметы не всегда полностью прилегают к магнитной поверхности, и чем больше площадь их соприкосновения, тем сильнее притяжение.

Но есть и другие факторы, про которые не стоит забывать. Например, не все металлы и сплавы магнитятся одинаково. Если изделие окрашено, имеет полимерное покрытие или ржавчину, то сила сцепления тоже несколько снизится

Также необходимо обращать внимание на класс сплава неодима. Чем больше его порядковый номер, тем выше магнитная энергия

Например, N45 > N38.

Таким образом, сила сцепления магнита зависит от следующих основных факторов:

  • размера изделия;
  • класса магнитного сплава;
  • способа крепления – на отрыв или на сдвиг;
  • толщины и шероховатости металлического основания;
  • площади прилегания контактных поверхностей;
  • наличия лакокрасочных покрытий и ржавчины.

Вы знали?

Чтобы было легче разъединить два магнита, прилагайте усилие не на отрыв, а на сдвиг.

Аксессуары к поисковым магнитам

Благодаря правильному использованию, транспортировке и хранению, поисковый магнит прослужит долго и не утратит свои свойства раньше срока. Аксессуары защищают агрегат от воздействия внешней среды, обеспечивают эффективное использование и перевозку.

Веревки для поисковых магнитов

Китайский шнур и бельевая веревка – первый шаг к провалу. Они лишь на вид очень прочные, а на практике порвутся при первом же погружении. «Авария» случится даже если предмет слишком тяжелый или попросту зацепился за корягу. 

Для того, чтобы на первой «рыбалке» не потерять магнит, нужно использовать очень прочную веревку

При выборе важно учитывать ее характеристики. К примеру, если в поиске участвует магнит, способный вытащить предмет весом в 400 кг, то разрывная способности шнура должна быть не меньше

Особое внимание следует уделить и диаметру, он должен быть не менее 0,4-0,5 см. А вот длина зависит от масштабов поисков, большим спросом пользуется веревка 10-15 метров

Способы привязать поисковый магнит

Главный секрет успеха – правильная шнуровка. Изначально нужно привязать магнит узлом «констриктор», чуть повыше использовать хирургический, а закрепить все это академическим. Стянуть, прижечь конец. Повязать шнур на руке, чтобы не упустить при забросе.

Как выбрать поисковый магнит

Отличаются поисковые магниты по конструкции, вариантам использования, весу, мощности и размерам. Такое разнообразие застает новичка врасплох. Выбрать поисковой магнит помогут техники и лайфхаки успешной «магнитной рыбалки». 

Односторонний или двухсторонний

Существует две основных разновидности поисковых магнитов, применяемых в различных направлениях

Выбор зависит от условий использования, поэтому перед тем, как купить односторонний или двухсторонний агрегат, важно сравнить их преимущества и недостатки:

Характеристика Односторонний магнит Двухсторонний магнит
Сцепление с предметом Находка примагничивается в торец, поэтому даже при работе на каменистом дне, вероятность отцепления мала.  Благодаря двум рабочим поверхностям легко притягивает предмет, но с большей вероятностью потери при столкновении с препятствием. 
Условия использования Агрегат отлично подходит для «вертикальной рыбалки». Удобнее вести поиск находясь в лодке или на мосту. Магнит входит перпендикулярно в воду, не переворачиваясь. Универсальный магнит с двойной поверхностью, который можно использовать в любых условиях. Он притянет предметы, даже в перевернутом виде.  
Вес Легкое устройство отлично подходит для длительных поисков.  Двухсторонний магнит на треть тяжелее одностороннего, что приводит к быстрой утомляемости поисковика. 
Конструкция Имеет одно крепление рым-болт и единственную рабочую поверхность. Оснащен двумя поверхностями и креплениями.

Какой вес поискового магнита выбрать

Средний вес поисковых магнитов составляет 0,2-4 кг. В арсенале нужно иметь агрегат силой притяжения, как минимум в 100-200 кг. Приобретая такой прибор, поисковик сможет поднять со дна ровную металлическую пластину с гладкой и чистой поверхностью или небольшие предметы. В реальных условиях обрастание илом, водорослями, течение ослабляет действие магнита. В итоге получается, что имея силу притяжения в 100 кг, конструкция осилит предмет весом не более 7-10 кг.

Опираясь на отзывы владельцев, лучше выбрать магнит с более мощными характеристиками – 200-400 кг. Они примагнитят интересные вещицы, минуя бесценные железки.  

Приобрести магнит для поисков в воде можно и для заработка, но в этом случае потребуется мощность в пределах 600-800 кг. Несмотря на скромный вес, они способны осилить горы металла. С их помощью можно найти велосипеды, мотоциклы и остатки автомобилей.

Таблица размеров и основных характеристик поисковых магнитов

Модель D (мм) H (мм) M (мм) Масса (кг) Сила (кг/с)
F150 68 14 8 0,4 190-210
F200 75 16 8 0,5 230-250
F250 86 21 10 0,9 320-340
F300 97 22 10 1,3 430-450
F400 107 22 10 1,5 530-560
F600 130 24 12 2,6 690-720
F800 132 28 12 3,1 820-850
F150x2 67 24 8 0,7 190-220
F200x2 75 28 8 0,9 250-280
F250x2 86 33 10 1,4 330-360
F300x2 97 35 10 1,9 430-450
F400x2 107 35 10 2,2 540-570
F600x2 130 39 12 4,0 690-720

Объективный рейтинг поисковых магнитов

На данный момент абсолютными лидерами рынка являются:

  1. Forceberg F-200. Модель, по праву возглавившая список лучших поисковых магнитов благодаря своим характеристикам. Несмотря на свои скромные габариты, обеспечивает сцепление в 220 кг. А два рым-болта используются для отрыва магнита от находки и удобства поиска. Износ менее 1 % в 10 лет. 
  2. Redmag F-200. Модификация славится своим соответствием указанной мощности заявленной производителем. Максимальное усилие на разрыв у представленной модели составляет 200-225 кг. Усовершенствованная конструкция из металла и неодима, с добавлением примесей железа и бора в несколько раз укрепляет узел, наделяя его дополнительной прочностью. Используется для извлечения металлолома из воды, грунта и даже строительного мусора
  3. Суперсила F-300. Модель рассчитана на поиск стальных предметов и металлолома. В спокойных условия (при отсутствии течения) агрегат способен вытянуть около 200 кг, в остальных случаях показатель снижается в несколько раз. Весит прибор 1,9 кг. Данная модификация отлично подойдет для начинающих поисковиков.
  4. Nepra F-200. Усовершенствованный агрегат с дополнительной защитой от коррозии. Покрытие никелем и оцинковка стакана продлевают срок жизни магнита, защищая его от появления ржавчины.  Максимальная сила сцепления равна 200 кг, достигается она только в идеальных условиях, при погружении в водоем снижается. Из недостатков, в сравнении с конкурентами, можно выделить скорость потери сил притяжения – за 10 лет свыше 2 %.

Подбирать и покупать магнит нужно исходя из особенностей применения. Для начинающих поисковиков подойдет базовая легкая модель с небольшой силой притяжения

Более опытным «рыболовам» нужно обратить внимание на обновленную модификацию, для вытягивания крупных находок

Сфера и способы применения устройств в быту и не только

Благодаря особой мощности, изобретение американских ученых с каждым днем все больше вытесняет с рынка привычные для многих ферросплавы.

Сверхмощные комочки сложного состава востребованы во многих сферах, в частности, их используют при:

  • производстве компьютерной техники бытового, промышленного и медицинского уровня;
  • изготовлении игрушек;
  • уборке промышленных помещений от металлической стружки;
  • выпуске бытовой техники.

Сила притяжения сплава позволяет искать и поднимать металлические предметы из глубоких ям и труднодоступных мест. Благодаря высокой мощности магнита, маленький кусочек комбинированного металла можно легко переместить в отдаленные уголки и при этом собрать максимальное количество мелких предметов, которые вряд ли получилось объединить обычным ферритом.

В быту неодимовые магниты применяют в самых неожиданных местах, например, в приборах для мытья стекол и на приусадебных участках. Кроме того, мощными устройствами намагничивают металлические планки для крепления кухонной утвари, полочек и подставок.

Автолюбители при помощи «сверхметалла» умудряются удалять вмятинки на корпусе машин.

В народной медицине супермощный сплав используют для изготовления лечебных украшений, способных нормализовать кровяное давление и изменять ауру человека.

История

General Motors (GM) и Sumitomo Special Metals независимо друг от друга открыли соединение Nd 2 Fe 14 B в 1984 году. Исследование было первоначально вызвано высокой стоимостью сырья для постоянных магнитов SmCo , которые были разработаны ранее. GM сосредоточилась на разработке нанокристаллических магнитов из расплава Nd 2 Fe 14 B, в то время как Sumitomo разработала спеченные магниты полной плотности из Nd 2 Fe 14 B. GM коммерциализировала свои изобретения изотропного порошка Neo, связанных неомагнитов и связанных производственных процессов, основав Magnequench в 1986 году (с тех пор Magnequench стала частью Neo Materials Technology, Inc., которая позже объединилась с Molycorp ). Компания поставляла формованный из расплава порошок Nd 2 Fe 14 B производителям магнитов на связке. Завод Sumitomo стал частью Hitachi Corporation и производил, но также выдавал лицензии другим компаниям на производство спеченных магнитов Nd 2 Fe 14 B. Hitachi имеет более 600 патентов на неодимовые магниты.

Китайские производители стали доминирующей силой в производстве неодимовых магнитов, поскольку они контролируют большую часть мировых рудников по добыче редкоземельных металлов.

США Министерство энергетики определила необходимость поиска заменителей для редкоземельных металлов в постоянной технологии магнита и финансировал такие исследования. Агентство перспективных исследовательских проектов в области энергетики спонсировало программу «Альтернативы редкоземельных элементов в критических технологиях» (REACT) для разработки альтернативных материалов. В 2011 году ARPA-E выделило 31,6 миллиона долларов на финансирование проектов по замене редкоземельных элементов. Из-за его роли в постоянных магнитах, используемых для ветряных турбин , было высказано мнение, что неодим станет одним из основных объектов геополитической конкуренции в мире, работающем на возобновляемых источниках энергии . Но эта точка зрения подвергалась критике за непризнание того, что в большинстве ветряных турбин не используются постоянные магниты, и за недооценку силы экономических стимулов для расширения производства.

Влияние температуры на магнитные свойства

Магниты из неодима «любят» холод, причем их эффективность не ослабевает даже при -130°С. В характеристиках продукта производители обязательно указывают максимальную температуру эксплуатации. Это та температура, при превышении которой магнитный материал начинает терять свой магнетизм, временно или навсегда.

Все марки N (Normal) обычно работают при температуре до +80°С и теряют, как правило, 0,11% энергии при превышении температуры на 1°С. Небольшие потери будут восстановлены при охлаждении, но частые циклы нагрева и охлаждения приведут к ухудшению магнитных характеристик. Кроме того, быстрый переход от холода к теплу может привести к поломке или растрескиванию магнита.

Что такое класс неодимового магнита?

Озадачены тем, что означают буквы и цифры в маркировке магнита? – Буква «N» – это марка сплава, а стоящая за ней цифра обозначает класс – максимальную магнитную силу в мегаГаусс-Эрстедах (1 мегаГаусс-Эрстед ≈ 0,8 кгс). В продаже, как правило, встречаются изделия из материала от N35 до N52. Наиболее популярные классы N38 и N45. Более высокие классы следует использовать там, где требуется очень сильное сцепление, а доступное место для магнита ограничено. В противном случае выгоднее использовать два магнитных держателя N38 вместо одного N52.

Таблица. Сплавы и их магнитные свойства.

Марка / Класс Остаточная магнитная индукция, мТл (кГс) Коэрцитивная сила, кА/м (КЭ) Магнитная энергия, кДж/м3 (МГсЭ)
N35 1170-1220 (11,7-12,2) ≥955 (≥12) 263-287 (33-36)
N38 1220-1250 (12,2-12,5) ≥955 (≥12) 287-310 (36-39)
N40 1250-1280 (12.5-12.8) ≥955 (≥12) 302-326 (38-41)
N42 1280-1320 (12,8-13,2) ≥955 (≥12) 318-342 (40-43)
N45 1320-1380 (13,2-13,8) ≥876 (≥12) 342-366 (43-46)
N50 1400-1450 (14.0-14.5) ≥876 (≥11) 382-406 (48-51)
N52 1430-1480 (14,3-14,8) ≥876 (≥11) 398-422 (50-53)

Характеристики

Неодимовые магниты (маленькие цилиндры) поднимают стальные сферы. Такие магниты легко поднимают вес, в тысячи раз превышающий их собственный.

Феррожидкость на стеклянной пластине отображает сильное магнитное поле неодимового магнита под ней.

Оценки

Неодимовые магниты классифицируются в соответствии с их максимальным энергетическим произведением , которое относится к выходному магнитному потоку на единицу объема. Более высокие значения указывают на более сильные магниты. Для спеченных магнитов NdFeB существует широко признанная международная классификация. Их значения варьируются от 28 до 52. Первая буква N перед значениями является сокращением от неодима, что означает спеченные магниты NdFeB. Буквы, следующие за значениями, указывают на внутреннюю коэрцитивную силу и максимальные рабочие температуры (положительно коррелированные с температурой Кюри ), которые варьируются от значений по умолчанию (до 80 ° C или 176 ° F) до AH (230 ° C или 446 ° F).

Марки спеченных магнитов NdFeB:

  • N30 — N52
  • Н30М — Н50М
  • N30H — N50H
  • Н30Ш — Н48Ш
  • N30UH — N42UH
  • N28EH — N40EH
  • N28AH — N35AH

Магнитные свойства

Некоторые важные свойства, используемые для сравнения постоянных магнитов:

  • Remanence ( B r ) , который измеряет силу магнитного поля.
  • Коэрцитивность ( H ci ) , сопротивление материала размагничиванию.
  • Произведение максимальной энергии ( BH max ) , плотность магнитной энергии, характеризующаяся максимальным значением плотности магнитного потока (B), умноженной на напряженность магнитного поля (H).
  • Температура Кюри ( T C ) , температура, при которой материал теряет свой магнетизм.

Неодимовые магниты имеют более высокую остаточную намагниченность, гораздо более высокую коэрцитивную силу и произведение энергии, но часто более низкую температуру Кюри, чем другие типы магнитов. Были разработаны специальные неодимовые магнитные сплавы, включающие тербий и диспрозий , которые имеют более высокую температуру Кюри, что позволяет им выдерживать более высокие температуры. В таблице ниже сравниваются магнитные характеристики неодимовых магнитов с другими типами постоянных магнитов.

Магнит B r (T) H ci (кА / м) BH макс (кДж / м 3 ) Т С
(° C) (° F)
Nd 2 Fe 14 B, спеченный 1,0–1,4 750–2000 200–440 310–400 590–752
Nd 2 Fe 14 B, связанный 0,6–0,7 600–1200 60–100 310–400 590–752
SmCo 5 , спеченный 0,8–1,1 600–2000 120–200 720 1328
Sm (Co, Fe, Cu, Zr) 7 , спеченный 0,9–1,15 450–1300 150–240 800 1472
Алнико, спеченный 0,6–1,4 275 10–88 700–860 1292–1580
Sr-феррит, спеченный 0,2–0,78 100–300 10–40 450 842

Физико-механические свойства

Микрофотография NdFeB. Области с зубчатыми краями — это металлические кристаллы, а полосы внутри — магнитные домены .

Сравнение физических свойств спеченных неодимовых и Sm-Co магнитов
Имущество Неодим Sm-Co
Remanence ( T ) 1–1,5 0,8–1,16
Коэрцитивность (МА / м) 0,875–2,79 0,493–2,79
Проницаемость отдачи 1.05 1,05–1,1
Температурный коэффициент намагничивания (% / K) — (0,12–0,09) — (0,05–0,03)
Температурный коэффициент коэрцитивной силы (% / K) — (0,65–0,40) — (0,30–0,15)
Температура Кюри (° C) 310–370 700–850
Плотность (г / см 3 ) 7,3–7,7 8,2–8,5
Коэффициент теплового расширения параллельно намагничиванию (1 / K) (3–4) × 10 −6 (5–9) × 10 −6
Коэффициент теплового расширения перпендикулярно намагниченности (1 / K) (1–3) × 10 −6 (10–13) × 10 −6
Прочность на изгиб (Н / мм 2 ) 200–400 150–180
Прочность на сжатие (Н / мм 2 ) 1000–1100 800–1000
Предел прочности на разрыв (Н / мм 2 ) 80–90 35–40
Твердость по Виккерсу (HV) 500–650 400–650
Удельное электрическое сопротивление (Ом · см) (110–170) × 10 −6 (50–90) × 10 −6

Приложения

Существующие магнитные приложения

Кольцевые магниты

Большинство жестких дисков имеют сильные магниты.

В этом фонарике с ручным приводом используется неодимовый магнит для выработки электроэнергии.

Неодимовые магниты заменили альнико- ферритовые магниты во многих бесчисленных применениях современной технологии, где требуются сильные постоянные магниты, потому что их большая сила позволяет использовать меньшие и более легкие магниты для данного приложения. Вот несколько примеров:

  • Приводы головок для жестких дисков компьютеров
  • Механические переключатели зажигания электронных сигарет
  • Замки для дверей
  • Громкоговорители и наушники
  • Магнитные подшипники и муфты
  • Настольные ЯМР-спектрометры
  • Электродвигатели
    • Аккумуляторные инструменты
    • Серводвигатели
    • Подъемные и компрессорные двигатели
    • Синхронные двигатели
    • Шпиндельные и шаговые двигатели
    • Электроусилитель руля
    • Приводные двигатели для гибридных и электромобилей . Для электродвигателей каждой Toyota Prius требуется один килограмм (2,2 фунта) неодима.
    • Приводы
  • Электрогенераторы для ветряных турбин (только с возбуждением от постоянных магнитов)
  • Звуковая катушка
  • Разъединители для корпусов устройств розничной торговли
  • В обрабатывающей промышленности мощные неодимовые магниты используются для улавливания инородных тел и защиты продукции и процессов.

Новые приложения

Сферы неодимового магнита в форме куба

Большая сила неодимовых магнитов вдохновила на новые применения в областях, где магниты раньше не использовались, таких как магнитные ювелирные застежки, детские магнитные конструкторы (и другие игрушки с неодимовыми магнитами ), а также как часть механизма закрытия современного спортивного парашютного оборудования. Они являются основным металлом в ранее популярных магнитах для настольных игрушек Buckyballs и Buckycubes, хотя некоторые розничные продавцы в США решили не продавать их из соображений безопасности детей, и они были запрещены в Канаде по той же причине. .

Однородность напряженности и магнитного поля на неодимовых магнитах также открыла новые возможности в области медицины с появлением сканеров открытой магнитно-резонансной томографии (МРТ), используемых для визуализации тела в радиологических отделениях в качестве альтернативы сверхпроводящим магнитам, в которых используется катушка из сверхпроводящего материала. проволока для создания магнитного поля.

Неодимовые магниты используются в качестве хирургически установленной антирефлюксной системы, которая представляет собой группу магнитов, хирургически имплантированных вокруг нижнего сфинктера пищевода для лечения гастроэзофагеальной рефлюксной болезни (ГЭРБ). Их также имплантировали в кончики пальцев , чтобы обеспечить сенсорное восприятие магнитных полей, хотя это экспериментальная процедура, популярная только среди биохакеров и гриндеров .

На что способны неодимовые магниты?

Их главное преимущество перед ферритовыми и другими постоянными магнитами, известными человеку, заключается в высокой эффективности создаваемого магнитного поля, которая выше чем у аналогов примерно в 10 раз. При этом процесс их размагничивания происходит очень медленно – всего на 5% каждые 100 лет, соответственно и срок их службы практически неограничен, то есть они являются «постоянными» в прямом смысле этого слова.

Благодаря мощной силе сцепления с металлами неодимовые магниты могут удерживать предметы, которые в 50 и даже в 100 раз превышают их собственный вес. Например, чтобы отцепить магнитный кубик со стороной 5 мм от металлоизделия потребуется приложить усилие в 1 кг. Крошечные дисковые или прямоугольные магнитики можно использовать в качестве магнитных держателей для предметов, отказавшись от привычных способов крепления, таких как привинчивание или приклеивание.

Вы знали?

Магнит диск диаметром 8 мм и толщиной 5 мм весит всего 2 грамма и при этом создает усилие более 1,7 килограмма!

Что можно поймать

Со дна озер и рек часто поднимают фрагменты памятников истории – ножи, оружие времен Великой Отечественной войны. Магнит с хорошей силой притяжения вытянет спрятанные клады в колодцах и помойных ямах. Из Днепра неоднократно поднимали казацкие шашки. Все изделия, в составе которых есть железо и ферромагнитные металлы, будут притянуты к магниту.

Чистое золото не примагничивается, однако в составе таких украшений есть и лигатура (смесь для придания прочности). К примеру, в изделиях 585 пробы содержится 41,5% иных металлов, в т. ч. и никеля, который отлично притягивается.

Найти также можно и серебро, но не все его разновидности могут быть подняты. Сервизы прошлых веков, с добавлением лигатуры часто добывают с глубин многовековых озер.

Нержавеющая сталь магнитится в разной степени, все зависит от добавленных сплавов. Не притянется алюминий, латунь, бронза, олово, свинец и медь. 

Часто в своих находках можно обнаружить металлические герметичные цилиндры, которые носили немецкие солдаты. Они хранили в них свои ценности.

Места для поиска реликвий

Идеальными местами поиска являются военные переправы и многовековые мосты. Ценные находки можно обнаружить при исследовании мельничных омутов и дореволюционных колодцев. Удивляют своими артефактами  сливные, помойные ямы и привокзальные туалеты.

Поиск ценных монет

К магниту не притянется только дешевая царская мелочь, а вот монеты среднего номинала, изготовленные с примесью никеля и хрома обрадуют своего кладоискателя. На дорогие монеты рассчитывать не стоит, т.к. изготавливались они из золота и серебра, а значит примагничиваются очень слабо.