Propriedades Magnéticas_II

Propriedades
Magnéticas II
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 Ms em ferromagnéticos
e ferrimagnéticos é máxima (agitação térmica é mínima)

T = Tc  M = Ms = 0  acoplamento
entre dipolos são destruídas.
T > Tc  material torna-se
paramagnético
Fe
Co
Ni
Fe3O4
TC(°C)
768
1120
335
585
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
outro domínio
domínio
parede de domínio
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
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
Magnetização Inicial
Bsat
Indução
magnética (B)
H
H
H
H
Domínios com momentos
magnéticos paralelos a H 
crescem
H
0
Campo Magnético Aplicado (H)
H=0
Domínios com momentos magnéticos
desalinhados com H  diminuem.
Magnetização Inicial - continuação
Bsat
Indução
magnética (B)
H
H
H
irreversível
H
reversível
0
in H


Rotação de momentos
magnéticos
Movimentação de
paredes de
domínios
Campo Magnético Aplicado (H)
H=0
Permebilidade inicial
dB
dH
H0
 in
Propriedade
intrínseca do material
HISTERESE
Reversão do campo: a
partir da saturação
H
M=0, H=0
Histerese
Magnetização inicial
Características da histerese
Reversão do campo
Campo
Remanente/
Remanência
Magnetização
inicial
Campo
Coercivo
Magnetização
Materiais magnéticos fortes e fracos
Indução
magnética (B)
Ferromagnético e
Ferrimagnético
=(H)
Diamagnético e
Paramagnético
=constante
Campo Magnético Aplicado (H)
Anisotropia Magnetocristalina (Magnética)
Anisotropia triaxial
Magnetização, M (106 A/m)
Ferro
Níquel
Intensidade de Campo Magnético, H (A/m)
 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
Anisotropia uniaxial
Cobalto
Origem Microscópica
Energia de troca Interação dipolo-dipolo


(eletrostática)
(spin-órbita)
Intensidade de Campo Magnético, H (106 A/m)
Distância
entre spins
Momento orbital se
orienta na direção
do spin
Magnetostricção



H




H
Deformação do
material por
aplicação de campo
magnético
A origem da
magnetostricção é a
mesma da
anisotropia
magnética
Dureza Magnética - Classificação
de Materiais Magnéticos
A forma e o tamanho da curva de
histerese são importantes em
aplicações práticas de materiais.
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.
Esta perda de energia se manifesta
através do aquecimento do material e
é capaz de aumentar a temperatura
do mesmo.
Duro
Macio
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 - Hc)
núcleos de transformadores
núcleo de
liga de Fe
Enrolamento
secundário
Enrolamento
primário
B
Materiais Magnéticos Macios
(Doces)
Ms é determinada apenas pela composição  propriedade
intrínseca
A susceptibilidade (ou permeabilidade) (, ) e a coercividade (Hc)
são sensíveis a mudanças estruturais ao invés da composição 
propriedades extrínsecas
Baixos valores de Hc  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 Hc. MATERIAL
MAGNETICAMENTE MACIO DEVE SER LIVRE DESTE TIPO DE
DEFEITOS.
Materiais Macios – continuação
Materiais Magnéticos Duros
Usados em ímãs permanentes  alta resistência à desmagnetização.
BdHd<(BH)max
- Alto valor de remanência (Mr, Br),
- Alta coercividade (Hc),
- Alta magnetização de saturação
(Ms,)
- Baixa permeabilidade inicial (i),
- Alta perda de energia histerética
(BH)max em kJ/m3).
B
(BH)max

H
Histerese larga  dificuldade em movimentar as paredes de domínio.
Impedindo a movimentação das paredes   coercividade (Hc) e
 susceptibilidade (, )
Altos valores de campo para desmagnetizar o material
Materiais Magnéticos Duros
Materiais
convencionais
1930
1950
Materiais
de alta
energia
1992
Aços ligados com W e Cr  tratamentos
térmicos  precipitações de carbetos de W e Cr
1970