Байнгын соронз нь өөрийн соронзон байдлаа хэрхэн хадгалах вэ?

 

Хатуу соронз гэж нэрлэгддэг байнгын соронз нь гадны соронзон оронгүйгээр урт хугацааны туршид соронзон байдлаа хадгалдаг материал юм. Соронзон хүчийг хадгалах энэхүү чадвар нь тэдний өвөрмөц дотоод бүтэц, соронзон материалыг удирдах физик зарчмуудын үр дүн юм. Байнгын соронз нь соронзон байдлаа хэрхэн хадгалж байдгийг ойлгохын тулд тэдгээрийн атомын болон домайн түвшний зан төлөвийг судлахаас гадна дизайны цаадах материалын шинжлэх ухааныг судлах шаардлагатай.

 

Атомын түвшний соронзон

 

Атомын түвшинд соронзон нь электронуудын хөдөлгөөнөөс үүсдэг. Электронууд цөмийг тойрсон тойрог замын хөдөлгөөн ба өөрийн тэнхлэгийг тойрон эргэх хөдөлгөөн гэсэн хоёр төрлийн хөдөлгөөнтэй байдаг. Энэ хоёр хөдөлгөөн нь соронзон момент гэж нэрлэгддэг жижиг соронзон орон үүсгэдэг. Ихэнх материалд эдгээр соронзон моментууд санамсаргүй байдлаар чиглэгддэг бөгөөд бие биенээ үгүйсгэж, цэвэр соронзлол үүсгэдэггүй. Гэсэн хэдий ч ферросоронзон материалд (төмөр, никель, кобальт гэх мэт) хөрш атомуудын соронзон моментууд нэг чиглэлд нийцэж, цэвэр соронзон орон бүхий мужуудыг үүсгэдэг.

 

Соронзон домэйнууд

 

Ферросоронзон материалд атомын соронзон моментуудын зохицол нь бүх материалд жигд биш байдаг. Үүний оронд материалыг соронзон домэйн гэж нэрлэдэг жижиг хэсгүүдэд хуваадаг. Домэйн бүрийн дотор соронзон моментууд нь нэг чиглэлд нийлдэг бөгөөд энэ нь домэйнд цэвэр соронзон орон үүсгэдэг. Гэсэн хэдий ч соронзгүй төлөвт домэйнууд өөрсдөө санамсаргүй байдлаар чиглэсэн байдаг тул материал бүхэлдээ цэвэр соронзон орон үүсгэдэггүй.

 

Гадны соронзон орон нь ферросоронзон материалд үйлчлэхэд тухайн оронтой нийцсэн домэйн хэмжээ нь томорч, зохицоогүй хэсэг нь багасдаг. Энэ процессыг домэйн хананы хөдөлгөөн гэж нэрлэдэг. Хэрэв гадаад талбар хангалттай хүчтэй байвал бүх домэйн нэг чиглэлд чиглэгдэж, бүхэл бүтэн материалд цэвэр соронзон орон бий болно. Гаднах талбарыг арилгасны дараа тухайн материалын өндөр албадлагын улмаас домайнууд нь тэгшилсэн хэвээр үлддэг бөгөөд энэ нь соронзгүй болох эсэргүүцэл юм. Энэ тохируулга нь байнгын соронзыг соронзлолыг хадгалах чадварыг өгдөг.

 

Гистерезис ба албадлага

 

Байнгын соронзны соронзлолыг хадгалах чадвар нь түүний гистерезийн гогцоотой нягт холбоотой бөгөөд энэ нь соронзон орны хүч (H) ба соронзон урсгалын нягт (B) хоорондын хамаарлыг харуулсан график юм. Гистерезисийн гогцоо нь материал нь гадны соронзон орны нөлөөнд хэрхэн хариу үйлдэл үзүүлж, орон зайг арилгасны дараа соронзлолыг хэрхэн хадгалж байгааг харуулдаг.

 

Гистерезисийн гогцооны гол шинж чанар нь материалын соронзлолтыг тэг болгон бууруулахад шаардагдах урвуу соронзон орны хэмжээ юм. Байнгын соронз нь өндөр албадлагатай тул тэдгээрийг соронзгүйжүүлэхийн тулд хүчтэй урвуу талбар шаарддаг. Энэхүү өндөр албадлага нь материалын болор бүтэц, домайны ханыг 'зайлдаг' согог, хольцтой байсны үр дүн бөгөөд тэдгээрийг хялбархан өөрчлөхөөс сэргийлдэг.

 

Материалын найрлага ба бичил бүтэц

 

Байнгын соронз нь соронзон байдлаа хадгалах чадварт түүний материаллаг бүтэц, бичил бүтэц нөлөөлдөг. Нийтлэг байнгын соронзон материалд феррит, алнико (хөнгөн цагаан-никель-кобальт), газрын ховор соронз, тухайлбал неодим-төмөр-бор (NdFeB), самари-кобальт (SmCo) орно. Эдгээр материалууд нь соронзон анизотропи өндөртэй байдаг тул тэдгээрийн соронзон моментууд нь тодорхой талстографийн чиглэлд нийцэхийг илүүд үздэг. Энэхүү анизотропи нь нарийн ширхэгтэй бичил бүтэцтэй хослуулан домайнуудыг байранд нь түгжихэд тусалдаг ба гадны орон байхгүй үед ч соронз нь өөрийн соронзлолыг хадгалж байдаг.

 

Байгаль орчны хүчин зүйлүүд

 

Байнгын соронз нь соронзлолыг хадгалахад зориулагдсан байдаг ч хүрээлэн буй орчны зарим хүчин зүйлүүд нь тэдний гүйцэтгэлд нөлөөлдөг. Жишээлбэл, өндөр температур нь дулааны энергийг соронзон бүсүүдийн уялдаа холбоог тасалдуулж, соронзон алдагдахад хүргэдэг. Энэ температурын босго нь Кюри температур гэж нэрлэгддэг бөгөөд үүнээс дээш материал нь ферросоронзон шинж чанараа алддаг. Механик цочрол, зэврэлт, хүчтэй гадны соронзон орны нөлөөлөл нь цаг хугацааны явцад соронзны гүйцэтгэлийг бууруулдаг.

 

Дүгнэлт

 

Байнгын соронз нь өөрийн бүтэц доторх соронзон домэйнуудын зохицол, өндөр албадлага, материаллаг шинж чанаруудаас шалтгаалан соронзон байдлаа хадгалж байдаг. Атомын түвшний соронзон моментууд, домэйны зан төлөв, материаллаг шинжлэх ухааны харилцан үйлчлэл нь байнгын соронз нь соронзон оронгоо удаан хугацаанд хадгалах боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч, тэдгээрийн гүйцэтгэлд хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлс нөлөөлж болох бөгөөд энэ нь тодорхой хэрэглээнд тохирох материал, дизайныг сонгохын ач холбогдлыг онцолж өгдөг. Технологи хөгжихийн хэрээр илүү өндөр шахалт, дулааны тогтвортой байдал бүхий шинэ соронзон материалыг хөгжүүлэх нь янз бүрийн салбарт байнгын соронзны боломжийг өргөжүүлсээр байна.