Nhiệt độ Curie và nhiệt độ làm việc của nam châm

Bạn có biết rằng nam châm sẽ mất từ ​​tính vĩnh viễn khi vượt quá một nhiệt độ nhất định và nhiệt độ làm việc tối đa mà các nam châm khác nhau có thể chịu được là khác nhau. Vì vậy, các chỉ số liên quan đến nhiệt độ là gì? Làm thế nào để chọn nam châm thích hợp dựa trên nhiệt độ làm việc? Hôm nay chúng ta sẽ trả lời những câu hỏi này.

Nhiệt độ Curie

Khi nói đến mối quan hệ giữa nhiệt độ và từ tính, trước tiên chúng ta cần hiểu khái niệm - “Nhiệt độ Curie”. Bạn có cảm thấy rất quen thuộc với từ “Curie” không? Khái niệm này có mối quan hệ nào đó với bà Curie. Hơn 200 năm trước, một nhà vật lý nổi tiếng đã phát hiện ra một đặc tính vật lý của nam châm trong phòng thí nghiệm của mình, đó là khi nung nóng nam châm đến một nhiệt độ nhất định, từ tính ban đầu của nó sẽ biến mất. Nhà vật lý vĩ đại này là Pierre Curie, chồng của Madame Curie. Sau này người ta gọi nhiệt độ này là điểm Curie hay còn gọi là nhiệt độ Curie (Tc) hay điểm chuyển tiếp từ.

Định nghĩa: Nhiệt độ Curie là nhiệt độ tại đó vật liệu từ tính chuyển tiếp giữa chất sắt từ và chất thuận từ. Khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ Curie thì vật liệu có tính sắt từ, khi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ Curie thì vật liệu có tính thuận từ. Độ cao của điểm Curie liên quan đến thành phần và cấu trúc tinh thể của chất đó.

Nhiệt độ cao hơn nhiệt độ Curie: Các phân tử bên trong nam châm chuyển động mạnh gây ra hiện tượng phá hủy miền từ. Một loạt các đặc tính sắt từ liên quan đến miền từ, chẳng hạn như độ thấm cao, vòng trễ, từ giảo, v.v., đều biến mất và nam châm trải qua quá trình khử từ không thể đảo ngược. Sau khi khử từ, nó có thể được từ hóa trở lại, nhưng điện áp từ hóa cần phải cao hơn nhiều so với điện áp ở lần từ hóa đầu tiên và từ trường sau khi từ hóa có thể không đạt đến mức ban đầu.

Nhiệt độ Curie và nhiệt độ làm việc của vật liệu nam châm vĩnh cửu

Nhiệt độ Curie có ý nghĩa rất lớn trong ứng dụng thực tế. Trong quá trình lựa chọn vật liệu từ tính, đặc biệt là vật liệu từ mềm, đối với các thiết bị cần duy trì tính sắt từ ở nhiệt độ cụ thể, việc lựa chọn vật liệu có nhiệt độ Curie thích hợp có thể cải thiện độ ổn định và độ tin cậy của thiết bị.

Nhiệt độ làm việc

Nhiệt độ làm việc (Tw) đề cập đến phạm vi nhiệt độ mà nam châm có thể chịu được trong các ứng dụng thực tế. Do tính ổn định nhiệt khác nhau của các chất khác nhau nên nhiệt độ làm việc của chúng cũng có thể khác nhau. Nhiệt độ làm việc tối đa của nam châm thấp hơn nhiều so với nhiệt độ Curie. Trong nhiệt độ làm việc, lực từ sẽ giảm khi nhiệt độ tăng, nhưng phần lớn có thể phục hồi sau khi làm mát.

Mối quan hệ giữa nhiệt độ làm việc và nhiệt độ Curie: Nhiệt độ Curie càng cao thì nhiệt độ làm việc của vật liệu từ tính càng cao và độ ổn định nhiệt độ càng tốt. Việc thêm các nguyên tố như coban, terbium và dysprosium vào nguyên liệu thô boron sắt neodymium thiêu kết có thể làm tăng nhiệt độ Curie của chúng, vì vậy dysprosium thường xuất hiện trong các sản phẩm có độ kháng từ cao (H, SH,...).

Khả năng chịu nhiệt độ của cùng một loại nam châm khác nhau giữa các loại khác nhau do sự khác biệt về thành phần và cấu trúc. Lấy boron sắt neodymium làm ví dụ, nhiệt độ làm việc tối đa của các loại thép từ tính khác nhau nằm trong khoảng từ 80oC đến 230oC.

Nhiệt độ làm việc của nam châm vĩnh cửu boron sắt neodymium thiêu kết

Một số yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ làm việc thực tế của nam châm:

Hình dạng và kích thước của nam châm (tức là tỷ lệ khung hình, còn được gọi là độ dẫn từ Pc) có tác động đáng kể đến nhiệt độ làm việc tối đa thực tế. Không phải tất cả nam châm boron sắt neodymium dòng H đều có thể hoạt động mà không cần khử từ ở nhiệt độ 120oC. Một số kích cỡ nam châm có thể bị khử từ ở nhiệt độ phòng nên cần tăng mức độ kháng từ để tăng nhiệt độ làm việc tối đa thực tế.

Mức độ đóng của mạch từ cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ làm việc tối đa thực tế của nam châm. Mạch từ làm việc của cùng một nam châm càng gần thì nhiệt độ làm việc tối đa của nam châm càng cao và hiệu suất của nó càng ổn định. Vì vậy nhiệt độ làm việc tối đa của nam châm không phải là một giá trị cố định mà thay đổi theo mức độ đóng của mạch từ.