Металлы с магнитными свойствами перечень
Ферромагнетиков, то есть металлов, которые хорошо магнитятся, в природе существует всего 9. Это железо, кобальт, никель, их сплавы и соединения, а также шесть металлов- лантаноидов: гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий и тулий.
Металлы, притягивающиеся только к очень сильным магнитам (парамагнетики): алюминий, медь, платина, уран.
Поскольку в быту не встречаются настолько большие магниты, которые бы притянули парамагнетик, а также не встречаются металлы-лантаноиды, можно смело утверждать, что все металлы, кроме железа, кобальта, никеля и их сплавов не будут притягиваться к магнитам.
В справочных таблицах дана удельная магнитная восприимчивостьχ некоторых пара- и диамагнитных тел, которая для изотропных тел определяется выражением:
χ = Y / H
где Y обозначает намагниченность 1г тела, а Н — напряженность внешнего намагничивающего поля.
Таблица магнитная восприимчивость χ для элементов
Твердые тела предполагаются в изотропном состоянии. Температуры (t °С) отвечают стоградусной шкале.
| Элементы | t (°С) | χ-10β |
| Азот | 18 | -0,34 |
| Алюминий | 18 | +0,65 |
| Аргон | 18 | -0,48 |
| Барий | 20 | +0,91 |
| Висмут | 18 | -1,38 |
| 260 | -1,02 | |
| Водород | 18 | -1,98 |
| Вольфрам | 16 | +0,28 |
| Гелий | 18 | -0,47 |
| Золото | 18 | -0,15 |
| -256,6 | -0,13 | |
| Иридий | 25 | +0,14 |
| 200 | +0,17 | |
| 450 | -0,20 | |
| 850 | -0,26 | |
| 1150 | +0,31 | |
| Кадмий | 18 | -0,18 |
| Калий | 20 | +0,52 |
| Кальций | 20 | +1.10 |
| Кислород | 20 | +106,2 |
| Кислород жидкий | -195 | +259,6 |
| Кислород твердый | -240 | +60 |
| Кремний | 20 | -0,13 |
| Литий | 16 | +0,50 |
| Магний | 18 | +0,55 |
| Магний жидкий | 700 | +0,55 |
| Марганец | 22 | +9,9 |
| Медь | 18 | -0,085 |
| Молибден | 18 | +0,04 |
| Натрий | 18 | +0,51 |
| Неон | 18 | -0,33 |
| Олово | 18 | +0,025 |
| Олово серое | 18 | -0,35 |
| Олово жидкое | 400 | -0,036 |
| Палладий | 18 | +5,4 |
| 200 | +4,6 | |
| 750 | +2,6 | |
| 1230 | +1,7 | |
| Платина | 18 | -1,10 |
| 250 | -0,66 | |
| 700 | -0,45 | |
| 1220 | +0,30 | |
| Ртуть | 18 | -0,19 |
| Ртуть твердая | —80 | -0,15 |
| Свинец | 16 | -0,11 |
| Свинец жидкий | 330 | -0,08 |
| Сера ромб | 18 | -0,49 |
| Сера жидкая | 113 | -0,49 |
| 220 | -0,49 | |
| Серебро | 16 | -0,20 |
| Сурьма | 16 | -0,87 |
| Сурьма жидкая | 800 | -0,49 |
| Тантал | 18 | +0,87 |
| 820 | +0,77 | |
| Углерод алмаз | 18 | -0,49 |
| 400 | -0,51 | |
| 1200 | -0,56 | |
| Углерод графит | 20 | -3,5 |
| -170 | -6,0 | |
| 600 | -2,0 | |
| 1000 | -1,3 | |
| Фосфор белый | 20 | -0,90 |
| Хлор жидкий | -60 | -0,57 |
| Хром | 18 | +3,6 |
| 1100 | +4,2 | |
| Цинк | 18 | -0,157 |
| Цинк жидкий | 450 | -0,09 |
| Эрбий | 18 | +22 |
Таблица магнитная восприимчивость χ для некоторых соединений, органических и неорганических
_______________
Источник информации: КРАТКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК/ Том 1, — М.: 1960.
НЕМАГНИ́ТНЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ
НЕМАГНИ́ТНЫЕ МАТЕРИА́ЛЫ, материалы с низкой магнитной проницаемостью ($μ⩽1,5$). Различают диа- и парамагнитные, слабоферромагнитные и антиферромагнитные материалы.
Строго говоря, абсолютно не обладающих магнитными свойствами материалов не существует, т. к.
диамагнетизм – свойство, присущее всем веществам, которое в большей или меньшей степени может перекрываться электронным или ядерным парамагнетизмом, ферромагнетизмом или антиферромагнетизмом.
К Н. м. относится большинство металлов и сплавов (в т. ч. аустенитные стали и чугуны), а также большинство полимеров и композитов на их основе, дерево, стекло и многие др. материалы. Как конструкционные материалы наибольшее распространение, благодаря высоким механич.
свойствам, износостойкости и долговечности, получили металлич. Н. м., гл. обр. немагнитные стали и чугуны, а также сплавы меди, алюминия, титана (напр., никелид титана) и др.
Немагнитность сталей и чугунов обеспечивается созданием в них структуры аустенита, что достигается соответствующим легированием. Немагнитные сталь и чугун характеризуются высоким удельным электрическим сопротивлением. Лучшими технологич.
свойствами обладают хромоникелевые немагнитные стали, выпускаемые в виде листов, проволоки и лент. Типичный состав немагнитной стали: до 0,12% (по массе) $ce$, до 0,8% $ce$, 1–2% $ce$, 17–19% $ce$, 11–13% $ce$, остальное – $ce;; μ$= 1,05–1,2.
Для деталей сложной конфигурации, от которых не требуется высокой прочности, применяют более дешёвые немагнитные чугуны, удельное электрич. сопротивление которых (1,4–2,0 мкОм·м), как правило, больше, чем у немагнитных сталей (ок.
1 мкОм·м), что обеспечивает малые потери энергии на вихревые токи в деталях, работающих на переменном токе. Наиболее распространены никель-марганцевые чугуны, содержащие (помимо $ce$) 2,6–3,2% $ce$, 5–7,5% $ce$, 9–12% $ce$, 2,5–3,5% $ce$ и до 1,1% $ce;; μ$=1,03–1,06. Н. м.
на основе цветных металлов имеют обычно более низкую магнитную проницаемость, чем немагнитные стали и чугуны, хорошо обрабатываются резанием и давлением, однако их механич. свойства не всегда удовлетворительны, а электрич. сопротивление мало.
Н. м. применяют для изготовления деталей, которые не должны оказывать магнитного влияния на рабочую систему измерит. установок, приборов, машин и аппаратов. Из Н. м.
готовят коробки компасов, детали электроизмерит.
приборов и часов, немагнитные пружины, втулки и фланцы (сквозь которые проходят кабели переменного тока), стягивающие болты и кожухи трансформаторов и электромашин, спец. (немагнитное) мед. оборудование и др.
Естественнонаучные исследования
Эрстед, проводя эксперименты с магнитной стрелкой и проводником, приметил следующую особенность: разряд энергии, направленный в сторону к стрелке, мгновенно на нее действовал, и она начинала отклоняться.
Стрелка всегда отклонялась, с какой бы стороны он не подошел.
Продолжать многократные эксперименты с магнитом стал физик из Франции Доминик Франсуа Араго, взяв за основу трубку из стекла, перемотанную металлической нитью, посередине этого предмета он установил железный стержень. С помощью электричества, находившееся внутри железо начинало резко намагничиваться, из-за этого стали прилипать различные ключи, но стоило отключить разряд, и ключи сразу падали на пол. Исходя из происходящего физик из Франции Андре Ампер, разработал точное описание всего происходящего в этом эксперименте.
Когда магнит притягивает к себе металлические предметы, это кажется волшебством, но в действительности «волшебные» свойства магнитов связаны всего лишь с особой организацией их электронной структуры. Поскольку электрон, вращающийся вокруг атома, создает магнитное поле, все атомы являются маленькими магнитами; однако в большинстве веществ неупорядоченные магнитные эффекты атомов уравновешивают друг друга.
Магнитная цепочка
Касание конца магнита к металлическим скрепкам приводит к возникновению у каждой скрепки северного и южного полюса. Эти полюса ориентируются в том же направлении, что и у магнита. Каждая скрепка стала магнитом.
Бесчисленные маленькие магнитики
Некоторые металлы имеют кристаллическую структуру, образованную атомами, сгруппированными в магнитные домены. Магнитные полюса доменов обычно имеют различное направление (красные стрелки) и не оказывают суммарного магнитного воздействия.
Образование постоянного магнита
Обычно магнитные домены железа ориентированы бессистемно (розовые стрелки), и естественный магнетизм металла не проявляется. Если к железу приблизить магнит (розовый брусок), магнитные домены железа начинают выстраиваться вдоль магнитного поля (зеленые линии). Большинство магнитных доменов железа быстро выстраивается вдоль силовых линий магнитного поля. В результате железо само становится постоянным магнитом.
Магнитно-твердые материалы
Магнитно-твердые материалы применяются для изготовления постоянных магнитов. Эти материалы должны отвечать следующим требованиям:
- обладать большой остаточной индукцией;
- иметь большую максимальную магнитную энергию;
- обладать стабильностью магнитных свойств.
Самым дешевым материалом для постоянных магнитов является углеродистая сталь (0,4 – 1,7 % углерода, остальное – железо). Магниты, изготовленные из углеродистой стали, обладают невысокими магнитными свойствами и быстро теряют их под влиянием нагрева, ударов и сотрясений.
Легированные стали обладают лучшими магнитными свойствами и применяются для изготовления постоянных магнитов чаще, чем углеродистая сталь. К таким сталям относятся хромистая, вольфрамовая, кобальтовая и кобальто-молибденовая.
Для изготовления постоянных магнитов в технике разработаны сплавы на основе железа – никеля – алюминия. Эти сплавы отличаются высокой твердостью и хрупкостью, поэтому они могут обрабатываться только шлифованием. Сплавы обладают исключительно высокими магнитными свойствами и большой магнитной энергией в единице объема.
В таблице 1 приведены данные о составе некоторых магнитно-твердых материалов для изготовления постоянных магнитов.
Химический состав магнитно-твердых материалов
| Наименование материала | Химический состав в весовых процентах | Относительный вес на единицу магнитной энергии |
| Углеродистая сталь Хромистая сталь Вольфрамовая сталь Кобальтовая сталь Кобальто-молибденовая сталь Альни Альниси Альнико Магнико | 0,45 C остальное Fe 2 – 3 Cr; 1 C 5 W; 1 C 5 – 30 Co; 5 – 8 Cr; 1,5 – 5 W 13 – 17 Mo; 10 – 12 Co 12,5 Al; 25 Ni; 5 Cн 14 Al; 34 Ni; 1 Si 10 Al; 17 Ni; 12 Co; 6 Cн 24 Co; 13 Si; 8 Al; 3 Cн | 26,7 17,2 15,8 5,1 – 12,6 3,8 3,6 3,4 3,1 1 |
Распределение парамагнетиков и диамагнетиков в периодической системе элементов Менделеева
Магнитные свойства простых веществ периодично изменяются с увеличением порядкового номера элемента.
Вещества, не притягивающиеся к магнитам (диамагнетики), располагаются преимущественно в коротких периодах – 1, 2, 3. Какие металлы не магнитятся? Это литий и бериллий, а натрий, магний и алюминий уже относят к парамагнетикам.
Вещества, притягивающиеся к магнитам (парамагнетики), расположены преимущественно в длинных периодах периодической системы Менделеева – 4, 5, 6, 7.
Однако последние 8 элементов в каждом длинном периоде также являются диамагнетиками.
Кроме того, выделяют три элемента – углерод, кислород и олово, магнитные свойства которых различны у разных аллотропных модификаций.
К тому же называют еще 25 химических элементов, магнитные свойства которых установить не удалось вследствие их радиоактивности и быстрого распада или сложности синтеза.
Магнитные свойства лантаноидов и актиноидов (все они являются металлами) меняются незакономерно. Среди них есть и пара- и диамагнетики.
Выделяют особые магнитоупорядоченные вещества – хром, марганец, железо, кобальт, никель, свойства которых изменяются незакономерно.
Какие металлы, кроме железа, притягиваются магнитом?
Интересно
Возможность магнита притягивать к себе различные металлические предметы наверняка хорошо знакома каждому. Присутствие их в повседневной жизни остается практически незамеченным, например, в виде различных изображений на дверцах холодильника. Не говоря уже о применении магнитов в медицине и других отраслях. Как устроен магнит и какие вещества он притягивает, помимо железа?
Что такое магнит и как он устроен?
Магнит – это тело, которое обладает собственным магнитным полем. Магниты бывают нескольких видов:
- Постоянные – изделия, которые после однократного намагничивания сохраняют данное свойство. Магниты разделяются на несколько подвидов в зависимости от силы и других параметров.
- Временные – функционируют по принципу постоянных, но лишь тогда, когда располагаются в сильном магнитном поле. Например, изделия из так называемого мягкого железа (гвозди, скрепки и т.п.).
- Электромагниты представляют собой провода, плотно намотанные на каркас. Как правило, такое устройство оснащено железным сердечником. Работает оно лишь при условии прохождения по проводу электрического тока.
Постоянный магнит – наиболее привычный и распространенный. Для его изготовления чаще всего используют следующие сочетания материалов:
- неодим-железо-бор;
- альнико или сплав ЮНДК (железо, алюминий, никель, кобальт);
- самарий-кобальт;
- ферриты (соединения оксидов железа и других металлов-ферримагнетиков).
Любой магнит имеет южный и северный полюс. Одинаковые полюса отталкиваются, а противоположные – притягиваются.
Интересный факт: магниты зачастую изготавливаются в виде подковы. Это делается для того, чтобы полюса располагались максимально близко друг к другу. Таким образом, создается сильное магнитное поле, которое способно притягивать более крупные части металла.
Почему магнит притягивает лишь определенные вещества?
Принцип его работы построен на создании магнитного поля при помощи движущихся электронов. В целом электрон является простейшим магнитом. А любая заряженная частица, находящаяся в движении, образует магнитное поле. Если движущихся частиц много, а их перемещение происходит вокруг одной оси, получается тело с магнитными свойствами.
Почему в таком случае магнит не притягивает все вещества подряд? В состав атома входит ядро, а также электроны, вращающиеся вокруг него. У электронов есть специальные уровни, по которым они вращаются, или орбиты. На каждом таком уровне расположено по 2 электрона. Причем вращаются они в разных направлениях.
Однако есть вещества под названием ферромагнетики. Некоторые электроны у них непарные. Соответственно, определенное их количество может вращаться в одном и том же направлении. Так создается магнитное поле вокруг каждого атома вещества.
Направление магнитного поля
К ферромагнетикам относятся такие металлы, как железо, кобальт, никель, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий. Также аналогичными свойствами характеризуются некоторые металлические сплавы и соединения. Количество ферромагнетиков неметаллического происхождения не так велико или пока мало изучено. К ним относится, например, оксид хрома.
Магнитной восприимчивостью характеризуются вещества (преимущественно металлы), которые обладают определенной структурой. Их называют ферромагнетиками – это вещества, у которых магнитные поля атомов складываются в одном направлении. Помимо железа, к ферромагнетикам относятся кобальт, никель, тербий, гадолиний, диспрозий, гольмий, эрбий. Также магнит притягивает некоторые сплавы и даже неметаллические вещества – например, оксид хрома.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Магнит и магнитное поле: почему притягивается только металл? .
Итак, какие металлы не магнитятся к магниту:
- парамагнетики: алюминий, платина, хром, магний, вольфрам;
- диамагнетики: медь, золото, серебро, цинк, ртуть, кадмий, цирконий.
В целом можно сказать, что черные металлы притягиваются к магниту, цветные – не притягиваются.
Химический состав
Магнитные сплавы очень разнообразны по своему составу. Химический состав большинства марок приведен в табличном приложении к ГОСТ 17809-72. Среди магнитов наиболее популярных при сдаче лома можно назвать материалы содержащие алюминий и никель: ЮНДК, ЮНДЧ и ЮНТС. Самый дорогой магнитный лом отличается высоким содержанием неодима, самария и кобальта. Он не подвержен коррозии и сохраняет стабильность в очень широком диапазоне температур. Применяется в авиационном, космическом, автотранспортном и компьютерном производстве.
В следующую группу входят недорогие ферритовые магниты, которые широко используют на бытовом уровне для изготовления замков сумок, мебельных защелок, сувенирной продукции, крепежных элементов.
Приемные пункты весьма охотно берут магнитомягкие отходы в виде сердечников соленоидов и трансформаторного железа. После переработки из них изготавливают качественные датчики для электронных приборов.
Магнитные свойства
Каждый атом имеет величину, называемую суммарным магнитным моментом, которая определяется движением электронов по их орбите. Магнитный момент определяет величину восприимчивости вещества к магнитному полю. Все металлы делятся на три группы:
- Диамагнетики — вещества с отрицательной магнитной восприимчивостью, т. е. не магнитятся. Сюда относятся: цинк, золото, медь и другие.
- Парамагнетики — имеют положительное значение магнитной восприимчивости, но невысокое. Это магний, платина, хром, алюминий и другие. Магнитятся, но слабо.
- Ферромагнетики — это вещества, которые обладают сильной восприимчивостью к магнитному полю. Сюда относятся: никель, кобальт, железо, некоторые редкоземельные металлы, сплавы железа и другие.
Медь в таблице Менделеева
Отличаем алюминий от оцинковки
С целью снижения нагрузки на несущие конструкции их часто выполняют из алюминия. Отличить алюминий от оцинковки просто, особенно, если перед покупателем – не готовая сборка, а заготовки из листового или профильного проката. Основные способы:
- По плотности/весу. Плотность алюминия (2700 кг/м3) чуть ли втрое меньше плотности стали (7600…7900 кг/м3).
- По твёрдости поверхности – алюминий мягче, и при царапании оставит на гладкой поверхности более глубокую борозду.
- По воздействию на тканевые органы пальцев. Тончайшая плёнка из диоксида алюминия при фрикционном контакте с влажной кожей рук оставит частички алюминия на поверхности пальцев. При касании их с листом чистой бумаги или картона на нём останутся тёмно-серые полосы.
Внешне алюминий выглядит более серебристым, чем сталь, особенно – горячекатаная.
Отличительные особенности оцинковки и нержавейки
Нержавейка и оцинковка отличаются способом производства, составом, долговечностью, и эти характеристики влияют на разницу в цене, достигающую 25–40%. Такой разброс стоимости объясняется улучшенными характеристиками коррозионностойкой нержавеющей стали по отношению к оцинкованному металлу.
Оцинкованная сталь
Оцинкованная сталь производится методом покрытия листа из углеродистой стали тонким слоем цинка, который с течением времени (до двух лет) образует на поверхности прочную патину, стойкую к атмосферным воздействиям влаги и кислорода.
Оцинковка обязательно должна «выстояться», чтобы продукты естественного окисления выветрились, а слой цинковой патины набрал прочность. Стальные листы с цинковым покрытием внешне отличаются от нержавейки – на их поверхности видны узоры кристаллизации цинка, напоминающие «белую ржавчину».
Оцинкованная сталь обладает следующими эксплуатационными характеристиками:
- срок службы – до 25 лет при слое цинкового покрытия толщиной 60 мкм;
- высокая способность выдерживать механические нагрузки вальцовкой, ковкой, сгибанием, вытяжкой, штамповкой;
- прочность к нагрузкам давления;
- устойчивость к перепадам температур;
- малая электропроводимость.
Оцинковка неустойчива к воздействию кислот: с помощью соляной кислоты ее можно отличить от нержавейки. Цинковое покрытие активно вступает в химическую реакцию с кислотой, а нержавеющий металл, легированный хромом, не реагирует на кислую среду.
Парамагнетики и ферромагнетики
Рассмотрим вариант, когда у каждого атома вещества есть свое магнитное поле. Эти поля разнонаправлены и компенсируют друг друга. Если же рядом с таким веществом положить магнит, то поля сориентируются в одном направлении. У вещества появится магнитное поле, положительный и отрицательный полюс. Тогда вещество притянется к магниту и само может намагнититься, то есть будет притягивать другие металлические предметы. Так, например, можно намагнитить дома стальные скрепки. У каждой появится отрицательный и положительный полюс и можно будет даже подвесить целую цепочку из скрепок на магнит. Такие вещества называют парамагнитными.
Оцинковка или нержавейка: разница в цене окупается в процессе эксплуатации
Сделать заказ можно по телефону
Наши специалисты с радостью вам помогут
Оцинкованная и нержавеющая сталь обладают общими свойствами коррозионной стойкости и устойчивости к воздействиям окружающей среды, что обуславливает популярность применения этих видов металла в строительстве и в производственных целях.
Различаем оцинкованную и нержавеющую стали
Визуально отличить нержавейку от оцинковки непросто, поскольку разница в плотности малозаметна (как, впрочем, и внешний вид металла). Приходится применять следующие виды испытаний:
Читайте также: