Propriedades Magnéticas II

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1 Propriedades Magnéticas II

2 INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NO COMPORTAMENTO MAGNÉTICO Ferromagnéticos e ferrimagnéticos Agitação Térmica: Enfraquece as forças de acoplamento entre dipolos, mesmo na presença de campo magnético. T = 0 K Magnetização de Saturação M s em ferromagnéticos e ferrimagnéticos é máxima (agitação térmica é mínima) T = T c M = M s = 0 acoplamento entre dipolos são destruídas. T > T c material torna-se paramagnético T C ( C) Fe 768 Co 1120 Ni 335 Fe 3 O 4 585

3 DOMÍNIOS MAGNÉTICOS Porque o ferro, antes de estar sujeito a um campo magnético, não apresenta magnetismo? Domínios: são regiões em que o material ferromagnético (ferri) se subdivide, de forma que dentro de cada domínio a magnetização de saturação é máxima. A somatória das magnetizações dos domínio é nula. Fe domínio outro domínio parede de domínio

4 Porque há formação de domínios? A formação de domínios corresponde à situação de menor energia. O alinhamento total dos momentos magnéticos produz altos campos magnéticos e portanto alta concentração de energia nas imediações do material. A subdivisão reduz esta energia. Quando a divisão em domínios cessa? Quando a energia para criar as paredes entre os domínios é igual a energia externa devido ao alinhamento do campo

5 Paredes de domínios D D D = domínio Parede de domínio Momento magnético: módulo constante, muda a direção (rotação) Desalinhamento é causado por uma competição entre a energia de troca (//) e a energia de anisotropia magnetoscristalina Baixa anisotropia: paredes largas ~ 10 m Alta anissotropia: parede estreita ~ 0,3 m

6 Indução magnética (B) Magnetização Inicial B sat 0 Campo Magnético Aplicado () Domínios com momentos magnéticos paralelos a crescem = 0 Domínios com momentos magnéticos desalinhados com diminuem.

7 Indução magnética (B) Magnetização Inicial - continuação B sat Rotação de momentos magnéticos 0 in reversível Campo Magnético Aplicado () Movimentação de paredes de domínios irreversível = 0 Permebilidade inicial db d 0 in Propriedade intrínseca do material

8 ISTERESE Reversão do campo: a partir da saturação M=0, =0 Magnetização inicial isterese

9 Características da histerese Reversão do campo Campo Remanente/ Remanência Magnetização inicial Campo Coercivo

10 Indução magnética (B) Magnetização Materiais magnéticos fortes e fracos Ferromagnético e Ferrimagnético =() Diamagnético e Paramagnético =constante Campo Magnético Aplicado ()

11 Magnetização, M (10 6 A/m) Anisotropia Magnetocristalina (Magnética) Anisotropia triaxial Níquel Ferro Intensidade de Campo Magnético, (A/m) Anisotropia uniaxial Depende da simetria cristalina do material Se o material é policristalino ou monocristalino Se policristalino, textura Presença de uma segunda fase Temperatura Aplicação de tensão/compressão mecânica Cobalto Origem Microscópica Energia de troca Interação dipolo-dipolo (eletrostática) (spin-órbita) Intensidade de Campo Magnético, (10 6 A/m) Distância entre spins Momento orbital se orienta na direção do spin

12 Magnetostricção Deformação do material por aplicação de campo magnético A origem da magnetostricção é a mesma da anisotropia magnética

13 Dureza Magnética - Classificação de Materiais Magnéticos A forma e o tamanho da curva de histerese são importantes em aplicações práticas de materiais. Duro A área interior ao laço de histerese representa a perda de energia magnética por unidade de volume do material no processo em cada ciclo de magnetização/desmagnetização. Macio Esta perda de energia se manifesta através do aquecimento do material e é capaz de aumentar a temperatura do mesmo.

14 Materiais Magnéticos Macios (Doces) São usados em campos magnéticos alternados perda de energia baixa (núcleos de transformadores) Saturação em campos baixos (facilmente magnetizado e desmagnetizado) com baixa perda de energia Área do laço de histerese pequena laço estreito e alongado alta permeabilidade () e baixa coercividade (campo coercivo - c ) núcleos de transformadores núcleo de liga de Fe Enrolamento primário Enrolamento secundário B

15 Materiais Magnéticos Macios (Doces) M s é determinada apenas pela composição propriedade intrínseca A susceptibilidade (ou permeabilidade) (, ) e a coercividade ( c ) são sensíveis a mudanças estruturais ao invés da composição propriedades extrínsecas Baixos valores de c fácil movimentação das paredes de domínios com mudança de intensidade e direção do campo magnético. Defeitos estruturais (vazios e partículas não magnéticas) aprisionam as paredes de domínio aumentam c. MATERIAL MAGNETICAMENTE MACIO DEVE SER LIVRE DESTE TIPO DE DEFEITOS.

16 Materiais Macios continuação

17 Materiais Magnéticos Duros Usados em ímãs permanentes alta resistência à desmagnetização. - Alto valor de remanência (M r, B r ), - Alta coercividade ( c ), - Alta magnetização de saturação (M s, ) - Baixa permeabilidade inicial ( i ), - Alta perda de energia histerética (B) max em kj/m 3 ). B d d <(B) max (B) max B isterese larga dificuldade em movimentar as paredes de domínio. Impedindo a movimentação das paredes coercividade ( c ) e susceptibilidade (, ) Altos valores de campo para desmagnetizar o material

18 Materiais convencionais Materiais Magnéticos Duros Materiais de alta energia Aços ligados com W e Cr tratamentos térmicos precipitações de carbetos de W e Cr