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磁铁与居里温度

术语“居里温度(Tc)”或“居里点”在讨论磁铁和磁性时经常被提及。居里温度与材料在失去磁性之前能达到的最高温度有关。当达到磁性材料的居里温度时,材料中的自发磁化作用降至零。此时,材料不再是铁磁性材料,而是顺磁性材料。

磁铁与居里温度.jpeg

这个温度标记以法国物理学家皮埃尔·居里(Pierre Curie,1859-1906)的名字命名。皮埃尔·居里于1895年发现了将磁性变化与温度联系起来的定律。

解释铁磁性材料和顺磁性材料之间的区别,首先要回到材料中最初产生的磁力。一种物质的磁矩(原子内部的偶极矩,源于电子的自旋和角动量)决定了磁力。不同的材料具有独特的本征磁矩结构,这些本征磁矩的排列取决于温度。

达到居里温度的磁铁

当磁性材料达到居里温度时,其内禀磁矩的方向发生变化,从而达到临界点。

材料只有在特定方向上磁矩对齐时才具有磁性。当一组无序磁矩在外加磁场中被强制对齐时,就会产生感应磁性。当磁性材料达到居里温度时,磁矩的排列就会变得无序。因此,随着工作温度的升高,并朝着材料的居里温度移动,材料的磁性强度会因力矩偏移而减弱。一般来说,磁铁暴露在较高温度下时较弱。

居里点对应用的重要性

在为特定应用选择磁铁时,了解最高工作温度是考虑的几个关键因素之一。如果实际工作温度高得多,在室温下选择具有最佳磁场的磁铁是毫无意义的。事实上,工作温度可能超过磁铁的居里温度,导致退磁。

磁铁的温度限制

AlNiCo(铝、镍和钴)磁体可承受450-900°C之间的最高工作温度。钐钴(SmCo)磁体是一种强大的稀土磁体,在250-350°C之间保持磁性。标准钕稀土磁体(NdFeB)在最高工作温度为80°C的高温环境中性能较差。特殊的高温钕磁体在140-200°C的温度下保持磁性。世界上最常用的磁性材料陶瓷铁氧体的最高工作温度高达300°C。


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