Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Маткова А.В., Трач Ю.В.
Луцький національний технічний університет
43018 вул. Львівська, 75, Луцьк lutsk_phischem@ukr.net
Розказано про магнітні властивості рідкісноземельних металів, їхні сплави і оксидні сполуки. Дані матеріали мають величезні значення енергії магнітної анізотропії, магнітострикції та інші унікальні властивості. Це дозволяє створювати малогабаритні сильні постійні магніти, випромінювачі звуку великої потужності й інші ефективні технічні пристрої.
Щоб визначити магнітні властивості металів, потрібно чітко розуміти , що забезпечує магнітні властивості цих матеріалів. Всі матеріали, які поміщенні у зовнішнє магнітне поле, намагнічуються. Намагнічування пов’язане з наявністю у складових матеріал атомів (або іонів, молекул) мікроскопічних магнітних моментів. Для одиничного атома без зовнішнього магнітного поля магнітний момент шумується з векторів орбітальних і спінових моментів електронів, що належать даному атому. Магнітним моментом нехтують, так як він набагато менший за магнітні моменти електронів.
У зв'язку з тим, що d і f електрони мають велику кількість незаповнених електронних орбіталей, то саме і ці метали мають високі магнітні властивості і перш за все це f-елементи, де максимальне число незаповнених електронів на f-орбіталях. Найбільш важливими представниками є рідкісноземельні метали: неодим (Nd), самарій (Sm), європій (Eu), гадоліній (Gd), тербій (Tb) диспрозій (Dy), гольмій (Ho), тулій (Tm).
При цьому варто зауважити, що в кристалічному полі кристалів Fe магнетизм обумовлюється майже повністю спіновим магнітним моментом (орбітальний магнітний момент не проявляється). Тоді як в кристалах рідкісноземельних металів магнетизм обумовлюється як спіновим, так і орбітальним моментом, і тому їх магнетизм значно сильніший, ніж в металах рада заліза.
У дуже великому числі кристалів, що містять атоми перехідних елементів, виникає явище магнітного впорядкування - мимовільна орієнтація атомних магнітних моментів (без участі зовнішнього магнітного поля Н, але під дією ефективного поля, створюваного кристалічною решіткою). Якщо магнітні моменти Мат орієнтуються паралельно один одному- виникає феромагнетизм; якщо вони розташовуються антипараллельно один одному, то виникає антиферомагнетизмом (колінеарний - вектори, що лежать на одній прямій). Досить часто спостерігається не колінеарних антиферомагнетизмом. В силу особливих властивостей симетрії кристалів, в яких він виникає, моменти Мат повернені на деякий малий кут; така структура повинна давати малий магнітний момент. Це явище отримало назву "слабкого" феромагнетизму.
В техніці широко використовують ортофери-оксиди, що мають формулу RFeO3, де R- рідкоземельний метал, и ферити-гранати, формула яких R3Fe5O12, який проявляє феромагнетизм. Магнітні рідкоземельні метали, їх сплави і оксидні сполуки використовуються для виготовлення матеріалів з великою магнітною енергією анізотропії, яка в свою чергу використовується для виготовлення: 1)постійних магнітів; 2) матерії з високим магнітним насищенням; 3)ефективних запам’ятовуючих приладів для ЕОМ; 4)матерії з гігантською магнітострикцією (змінення довжини зразка при намагнічуванні); 5) ферит - і феромагнетиків в прозорих видимій і ближній інфрачервоних областях спектру.
Рідкоземельні ортоферити мають значну величину повертання площини полімеризації світла в магнітному полі (ефект Фарадея). Такі матеріали є перспективними для виготовлення модуляторів світла і інших оптичних приладів, а саме для управління лазерним променем, за допомогою змінного магнітного поля і в пристроях запису і зчитання оптичної інформації.
Загалом рідкоземельні метали використовуються в таких областях: 1)космічні апарати;
2)авіаційна техніка
3)прилади обліку електроенергії;
4)мініатюрні електричні машини і пристрої
5)комп'ютерна техніка
6) пристрої для утримання плазми
7)магнітні муфти і підшипники
8)акустичні системи
Для розробки нових перспективних матеріалів в наш час використовують нанотехнології, нанокомпозитні матеріали, суміш наночастинок рідкоземельних металів з наночастинками феруму. Результатом взаємодії таких наноструктурованих фрагментів магніту є посилення його магнітних властивостей і зниження вартості.
Література.
[1.] Арзамасов Б.Н. Материаловедение. М.:Машиностроение, 1986
[2.] Белов К.П. Редкоземельные магнетики и их применение. М.: Наука, 1980.
[3.]http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%B4%D0%BA%D0%BE%D0%B7%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82
[4.] http://ntsr.info/upload/My/leon/nanomag.doc