موضوع مقاله: آهن‌ربای ساماریوم کبالت | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # آهن‌ربای ساماریوم کبالت | مقدمه: آهن‌ربای ساماریوم کبالت (SmCo)، نوعی آهنربای طبیعی کمیاب و همچنین یک آهن‌ربای دائمی قوی است که از دو عنصر اساسی ساماریم و کبالت ساخته شده‌است. | ## بخش 1: آهن‌ربای ساماریوم کبالت | این دسته از آهن‌رباها در اوایل دهه ۱۹۶۰ میلادی بر اساس تحقیقات انجام شده توسط کارل استرنات در پایگاه نیروی هوایی رایت-پترسون و آلدن ری در دانشگاه دیتون توسعه یافتند. Ray, et al, August 1972 آهن‌رباهای ساماریوم-کبالت معمولاً از نظر استحکام مشابه با آهنرباهای نئودیمیم بوده، اما دمای کاری و قدرت وادارندگی مغناطیسی آن‌ها بالاتر می‌باشد. ۱۱۲ کیلوژول / متر 3-264 کیلوژول / متر 3؛ حد نظری انرژی آن۲ها 34 MG·Oe است، حدوداً ۲۷۲ کیلوژول / متر3. آهن‌رباهای ساماریوم-کبالت تف جوشی شده، ناهمسانگردی مغناطیسی از خود نشان می‌دهند، به این معنی که آنها فقط می‌توانند در محور جهت‌گیری مغناطیسی خود خواص مغناطیسی داشته باشند. ملک (واحد) نئودیمیم Sm-Co ماندگاری (T) ۱–۱٫۵ ۰٫۸–۱٫۱۶ اجبار (MA/m) ۰٫۸۷۵–۲٫۷۹ ۰٫۴۹۳–۲٫۷۹ نفوذپذیری نسبی (-) ۱٫۰۵ ۱٫۰۵–۱٫۱ ضریب دمایی ماندگاری (%/K) –۰٫۰۹.. –۰٫۳۰ دمای کوری (درجه سانتیگراد) ۳۱۰–۳۷۰ ۷۰۰–۸۵۰ چگالی (g/cm 3) ۷٫۳–۷٫۷ ۸٫۲–۸٫۵ CTE، راستای مغناطیسی (1/K) (۳–۴)× 10-6 (۵–۹)× 10-6 CTE، عمود بر راستای مغناطیسی (1/K) (۱–۳)× 10-6 (۱۰–۱۳)× 10-6 مقاومت خمشی (N/mm 2) ۲۰۰–۴۰۰ ۱۵۰–۱۸۰ مقاومت فشاری (N/mm 2) ۱۰۰۰–۱۱۰۰ ۸۰۰–۱۰۰۰ استحکام کششی (N/mm 2) ۸۰–۹۰ ۳۵–۴۰ سختی ویکرز (HV) ۵۰۰–۶۵۰ ۴۰۰–۶۵۰ مقاومت الکتریکی (Ω·cm) (۱۱۰–۱۷۰)× 10-6 (۵۰–۹۰)× 10-6 سری‌ها آهن‌ربای ساماریوم-کبالت در دو سری موجود می‌باشد، آهن‌رباهای SmCo 5 و آهن‌رباهای Sm 2 Co 17. سری ۱:۵ این نوع آلیاژهای آهنربایی ساماریوم-کبالت (که معمولاً با نام SmCo 5 یا SmCo سری ۱:۵ شناخته می‌شوند) دارای یک اتم ساماریوم طبیعی کمیاب به ازائ هر پنج اتم کبالت هستند. از نظر وزنی این آلیاژ آهن‌ربا معمولاً حاوی ۳۶ درصد ساماریوم با مقدار متعادل کبالت است. محصولات انرژی این آلیاژ ساماریم-کبالت از 16 MG·Oe تا 25 MG·Oe است، یعنی حدوداً، 128 – ۲۰۰ کیلوژول بر متر 3. آهن‌رباهای ساماریوم-کبالت عموماً دارای ضریب دمایی برگشت‌پذیر %۰٫۰۵- در درجه سانتیگراد هستند. این سری آهن‌رباها نسبت به آهن‌رباهای سری SmCo 2:17 با یک میدان مغناطیسی خاص، راحت‌تر کالیبره می‌شوند. | ## بخش 2: آهن‌ربای ساماریوم کبالت | در حضور یک میدان مغناطیسی نسبتاً قوی، آهنرباهای مغناطیسی نشده این سری سعی می‌کنند محور جهت‌گیری خود را با میدان مغناطیسی همسو کنند، بنابراین مقدار کمی مغناطیسی می‌شوند. اگر در پس پردازش نیاز به آبکاری یا پوشش دهی آهن‌ربا باشد، این مسئله می‌تواند مشکل‌ساز باشد. میدان جزئی که در آهنربا ایجاد می‌شود، می‌تواند خرده‌ها را در طول فرایند آبکاری یا پوشش دهی جذب کند و باعث شکست پوشش یا از نظر شرایط مکانیکی خارج از محدوده مجاز شود. برخی از کاربردها، مانند ژیروسکوپ‌های اینرسی و لوله‌های متحرک موج (TWT)، نیاز به داشتن میدانی ثابت در محدوده دمایی وسیعی دارند. ضریب دمای برگشت‌پذیر (RTC) از Br، بصورت زیر تعریف می‌شود برای رسیدگی به این الزامات، آهن‌رباهای جبران سازی شده در برابر دما در اواخر دهه ۱۹۷۰ ساخته شدند. در مقابل، برای آهن‌ربا Br ،GdCo با افزایش دما در بازه دمای مشخصی، افزایش می‌یابد. با ترکیب ساماریوم و گادولینیوم در آلیاژ، ضریب دما را می‌توان تا نزدیک به صفر کاهش داد. آهن‌رباهای SMCO 5 وادارندگی (نیروی وادارنده) بسیار بالایی دارند؛ یعنی به راحتی مغناطیس زدایی نمی‌شوند. هنگامی که هیچ ناخالصی وجود ندارد، روند معکوس شدن آهن‌ربای حجیم معادل موت‌های تک حوزه است، که در آن چرخش منسجم مکانیسم غالب است. با این حال، به دلیل وجود نقص در ساخت، ممکن است ناخالصی‌هایی در آهن‌رباها وارد شود که هسته را تشکیل می‌دهند. در این مورد، چون ناخالصی‌ها ممکن است ناهمسانگردی پایین‌تری داشته باشند یا با محورهای آسان ناهمسو باشند، چرخش جهت‌های مغناطیسی آن‌ها آسان‌تر است، که پیکربندی ۱۸۰ درجه دیواره دامنه را می‌شکند. | ## بخش 3: آهن‌ربای ساماریوم کبالت | عناصر دیگری مانند زیرکونیوم، هافنیوم و مواردی از این قبیل ممکن است در مقادیر کم برای دستیابی به نتایج عملیات حرارتی بهتر اضافه شوند. محصولات حداکثر انرژی از این آلیاژها از ۲۰ تا 32 MGOe می‌باشد، که چیزی است در حدود ۱۶۰–۲۶۰ کیلوژول / متر 3. این آلیاژها بهترین ضریب دمایی برگشت‌پذیر را در بین همه آلیاژهای طبیعی کمیاب دارند که معمولاً %۰٫۰۳- در درجه سانتیگراد است. ناخالصی‌های داخل آهن‌ربا مانع از حرکت دیواره دامنه می‌شود و در نتیجه در برابر فرایند برگشت مغناطیسی مقاومت می‌کند. ساماریوم-کبالت باید با استفاده از فرآیندسنگ زنی مرطوب (خنک‌کننده‌های مبتنی بر آب) و چرخ سنگ زنی الماس سنگ زنی شود. در صورت ایجاد سوراخ‌ها یا سایر ویژگی‌هایی که محدود شده‌اند، همان نوع فرایندها مورد نیاز است. ضایعات سنگ زنی تولید شده نباید به‌طور کامل خشک شوند زیرا ساماریوم-کبالت نقطه اشتعال پایینی دارد. روش احیاء/ذوب و روش احیا/ انتشار برای ساخت آهنرباهای ساماریوم-کبالت استفاده می‌شود. پودر حاصل در قالبی به شکل دلخواه، در میدان مغناطیسی فشرده می‌شود تا میدان مغناطیسی ذرات را جهت دهد. تف جوشی در دمای ۱۱۰۰–۱۲۵۰ درجه سانتیگراد اعمال می‌شود، به دنبال آن عملیات محلول در دمای ۱۱۰۰–۱۲۰۰ درجه سانتیگراد انجام می‌شود و در نهایت حرارت روی آهنربا در حدود ۷۰۰–۹۰۰ درجه سانتیگراد انجام می‌شود. ساماریم را می‌توان با بخشی از عناصر کمیاب دیگر از جمله پرازئودیمیم، سریم و گادولینیوم جایگزین کرد. | ## جمع‌بندی | در اواسط دهه ۱۹۸۰، برخی از هدفون‌های گران‌قیمت مانند Ross RE-278 از مبدل‌های سوپر مگنت ساماریوم-کبالت استفاده می‌کردند.