magnetiske materialer

Bløte magnetiske metaller anvendes blant annet som kjerne i transformatorer, til elektriske maskiner og til forskjellige formål innen teleteknikk der magnetiseringen må skifte i takt med et pålagt ytre vekselfelt. Hos slike magnetiske materialer ønsker man minst mulig energitap ved om-magnetisering, ved siden av en høy metningsinduksjon og et høyt forhold mellom magnetisk induksjon og feltstyrke. For mange anvendelser er det også ønskelig at permeabiliteten er nær den samme ved høy og lav feltstyrke, og at den varierer lite med temperaturen.

Vanlig benyttede bløte magnetiske materialer er:

• teknisk rent jern, som anvendes for mindre motorer og transformatorer, men som gir forholdsvis høye tap ved om-magnetisering (hysteresetap) og virvelstrømtap.
• silisiumlegert stål (dynamoblikk) med 1–4 % silisium, av og til med orientert struktur, som anvendes i større transformatorer og maskiner på grunn av et lavere virvelstrømtap.
• legeringer med høyt innhold av nikkel og eventuelt andre elementer, for eksempel permalloy (45–78 % nikkel), my-metall (75 % nikkel; 5 % kobber; 2 % krom), supermalloy (79 % nikkel; 5 % molybden). Disse materialene har høy permeabilitet og egner seg for bruk ved radiofrekvens fordi hysteresetapet er lavt.
• kobolt-jern-legeringer, som har høy metningsinduksjon og høy permeabilitet, for eksempel supermendur (49 % kobber; 2 % vanadium), og som anvendes i elektromagneter og polsko.
• bløte ferritter, som har meget lave hysteresetap og som derfor kan brukes for frekvenser opp til mikrobølge-området.

Harde magnetiske metaller deles i magnetisk stål og magnetiske legeringer. Den eldste og billigste typen er herdet og ulegert stål, ofte med cirka 1 % karbon. Større magnetisk «stivhet» oppnås i legerte ståltyper, særlig ved høyt innhold av kobolt (ca. 35 %), og i legeringer av typen cunife (60 % kobber; 20 % nikkel; 20 % jern). Stivheten er et mål på hvor vanskelig det er å avmagnetisere materialet. Disse magnetiske materialene krever omtrent fem ganger så høy energi som ulegert stål for avmagnetisering.

Bruksegenskapene til magnetiske materialer er knyttet til det netto makroskopiske magnetiske moment som stoffet har under Curie-temperaturen (for ferrimagneter ofte kalt ferrimagnetisk Néel-temperatur). De verdifulle anvendbare magnetiske egenskapene hos slike materialer forbedres gjerne dess lenger under Curie-temperaturen man opererer. De klassiske materialene til permanentmagneter, jern, kobolt og nikkel, har forholdsvis lave magnetiske momenter, men jern og kobolt har meget høye Curie-temperaturer (α-Fe: 770 °C; Co: 1130 °C).

Etter hvert har det kommet til en rekke nye permanentmagnet-materialer, for eksempel alnico-type-legeringer (Co, Ni m.m. i Al-matrise), barium-magnetoplumbitt, superlegeringer som Co₅Sm og borider, Fe-Nd-B-systemet.

Rundt år 2020 ble en ny type magnetiske materialer oppdaget, kalt altermagneter. Disse materialene fremviser ingen netto magnetisering, men elektronene i materialet fremviser likevel en sterk spinn-polarisering avhengig av hvilken retning de beveger seg i. Altermagneter kan være både metalliske (RuO₂) og isolerende (MnF₂), og er av interesse i forskningsfeltet spinntronikk.