알루미늄 자기입니다?

1. 소개

알류미늄 현대 산업에서 가장 널리 사용되는 금속 중 하나입니다., 그러나 일반적인 질문은 지속됩니다: 알루미늄 자기입니다?

많은 사람들에게 직관적 인 대답은 그렇습니다, 금속은 종종 자기 특성을 나타내는 것으로 가정합니다. 하지만, 과학적 현실은 더 미묘합니다.

알루미늄은 금속성이며 우수한 도체입니다, 그렇습니다 강자성 물질처럼 행동하지 않습니다 철 또는 니켈과 같은.

알루미늄의 자기 거동을 이해하는 것은 엔지니어링 전반에 중대한 영향을 미칩니다., 조작, 약, 그리고 전자 장치.

MRI-SAFE 재료에서 재활용 시설의 에디 전류 분류에 이르기까지, 알루미늄이 자기장과 어떻게 상호 작용하는지 아는 것이 중요합니다.

이 기사는 원자의 알루미늄의 자기 특성을 탐구합니다, 물리적, 그리고 적용된 관점.

기본 속성을 살펴 보겠습니다, 자기장 아래의 행동, 그리고 다양한 산업 응용 프로그램이 비자 성 특성에 의존하는 방법.

2. 자기의 기초

재료가 자기인지 이해하려면 기본적인 이해가 필요합니다. 원자 수준에서의 자기.

자기는 전자의 거동 (이에 비롯된 것)에서 비롯됩니다 회전, 궤도 운동, 그리고 이러한 미세한 자기 모멘트가 재료에서 정렬되거나 취소되는 방식.

자기 거동의 유형

재료의 자성은 일반적으로 여러 범주에 속합니다:

• diamagnetism: 자기장에서 약한 반발을 나타냅니다. 모든 재료에는 어느 정도의 디아마그네시즘이 있습니다, 그러나 종종 무시할 수 있습니다.
• 파라 마그네시즘: 외부 자기장에 대한 약한 매력을 보여 주지만 필드가 제거 된 후 자성을 유지하지 않습니다..
• 강자성: 강력한 매력과 영구적 인 자화를 보여줍니다. 철과 같은 금속에서 발견됩니다, 코발트, 그리고 니켈.
• 반 강자성 & 페리 마그네시즘: 서로 부분적으로 서로를 취소하는 원자 자기 모멘트의 복잡한 내부 배열을 포함합니다..

자기의 원자 기원

자기 수준의 두 가지 주요 소스에서 자성이 발생합니다.:

• 전자 스핀: 전자는 스핀으로 인한 자기 모멘트가 있습니다; 짝을 이루지 않은 전자는 자기 거동에 크게 기여합니다.
• 궤도 운동: 핵 주위의 경로 전자는 또한 자기장을 만들 수 있습니다..

결정 구조 및 자기 정렬

고체의 원자 배열, The로 알려져 있습니다 결정 구조, 또한 자성에 영향을 미칩니다:

• 신체 중심 입방 (BCC) 그리고 육각형 가까운 포장 (HCP) 구조는 종종 더 강한 자기 상호 작용을 지원합니다.
• 얼굴 중심 입방 (FCC) 구조, 알루미늄처럼, 일반적으로 자기 도메인 정렬을 선호하지 마십시오, 약한 자기 반응으로 이어집니다.

3. 알루미늄의 원자 및 결정 학적 특성

알루미늄에는 전자 구성이 있습니다 [그것은] 3s² 3p¹, 의미가 포함되어 있습니다 짝을 이루지 않은 전자 하나만.

하지만, 이 짝을 이루지 않은 전자는 알루미늄의 전체 결합 특성으로 인해 정상 자기장에서 쉽게 정렬되지 않습니다..

구조적으로, 알루미늄은 a 얼굴 중심 입방 (FCC) 격자, 자기 도메인의 정렬을 선호하지 않습니다.

결과적으로, 알루미늄은입니다 상자성, a 매우 약한 매력 자기장에.

그만큼 자기 감수성 알루미늄의 대략입니다 +2.2 × 10⁻⁵ EMU/MOL, 소량의 성격을 확인하는 작지만 긍정적 인 가치.

4. 알루미늄 자기입니다?

실용적으로, 아니요, 알루미늄은 자기가 아닙니다 기존의 의미에서. 자화 할 수 없습니다, 또한 철 금속과 같은 자석에 달라 붙지 않습니다..

하지만, a에 노출 될 때 강한 자기장, 알루미늄은 a를 나타낼 수 있습니다 측정 가능하지만 약한 응답.

이것은 그 매개 변수와 생성 때문입니다. 에디 전류 입장 할 때 교대 자기장.

정적 자기 환경에서, 알루미늄은 무시할만한 행동을 보여줍니다. 동적 전자기 시스템에서, 그것의 상호 작용이 더 흥미로워집니다.

5. 교대 자기장에서의 행동

하는 동안 알루미늄은 기존의 의미에서 자기가 아닙니다, 그것과의 상호 작용 교대 자기장 중요하고 기술적으로 중요합니다.

엔지니어와 과학자들은 종종 고주파 또는 동적 전자기 환경에서 알루미늄으로부터 예기치 않은 영향을 관찰합니다.,

고유 한 자기성 때문이 아닙니다, 그러나 전자기 유도 현상 ~와 같은 에디 전류 그리고 피부 효과.

알루미늄의 와상 전류 현상

알루미늄이 a에 노출 될 때 변화 자기장, 발견 된 것과 같은 교대 전류 (AC) 시스템, 에디 전류 재료 내에서 유도됩니다.

이들은 Faraday의 전자기 유도 법칙에 대한 반응으로 형성된 전류의 순환 루프입니다..

알루미늄은 우수한 전기 도체, 이러한 와상 전류는 상당 할 수 있습니다.

• 이 유도 전류는 생성됩니다 반대 자기장, Lenz의 법칙에 따라.
• 반대 필드 움직임에 저항하십시오 또는 외부 자기장의 변화, 다음과 같은 효과를 생성합니다 자기 감쇠 또는 드래그.
• 이 저항은 종종 자기로 오인되지만 순전히 운동 또는 현장 변화에 대한 전자기 반응입니다..

핵심 예: 강한 자석이 알루미늄 튜브를 통해 떨어지면, 공기보다 훨씬 느리게 떨어집니다..

이것은 알루미늄이 자기이기 때문에 발생하지 않습니다, 그러나 와상 전류 제동으로 인해.

전자기 제동 및 부상

교대 자기장에서 알루미늄의 행동은 여러 곳에서 악용됩니다. 엔지니어링 및 산업 응용, 특히:

• 전자기 제동 시스템: 고속 열차 및 롤러 코스터에 사용됩니다, 알루미늄 디스크 또는 플레이트는 자기장을 통과하여 저항을 생성합니다., 매끄럽게 허용합니다, 비접촉식 제동.
• 유도 부상: 진동하는 자기장을 사용하여 알루미늄 도체를 부상 할 수 있습니다.
  이것이 일부의 원칙입니다 maglev (자기 부상) 운송 기술.
• 비파괴 테스트 (ndt): 에디 현재 검사 방법은 균열을 감지하기 위해 알루미늄 구성 요소에 널리 사용됩니다., 부식, 물질적 불일치.

이 현상은 알루미늄의 자기의 증거가 아닙니다, 그러나 그것의 높은 전기 전도도 그리고와의 상호 작용 시변 분야.

피부 효과

그만큼 피부 효과 AC 전류가 도체 표면 근처에 집중하는 경향을 나타냅니다.. 알루미늄과 같은 재료에서, 이것은 더 높은 주파수에서 발음됩니다.

전류가 침투 할 수있는 깊이는 다음과 같습니다 피부 깊이- 주파수 및 자기 투과성의 제곱근에 반비례합니다..

• 알루미늄의 경우 60 HZ, 피부 깊이가 주변에 있습니다 8.5 mm.
• 더 높은 주파수에서 (예를 들어, MHZ), 피부 깊이는 미크론으로 떨어집니다, 표면 층을 지배적 인 전류 경로로 만듭니다.
• 이것은 영향을 미칩니다 전자 레인지 차폐, RF 가열, 그리고 전자기 간섭 (에미) 관리.

6. 알루미늄의 합금 및 불순물: 자성에 미치는 영향

순수한 알루미늄은입니다 상자성 자기 감수성이 매우 약합니다, 자기 거동은에 따라 약간 달라질 수 있습니다 합금 요소, 불순물, 그리고 기계식 처리.

엔지니어를 위해, 야금 학자, 그리고 디자이너, 이러한 미묘함을 이해하는 것은 자기장 또는 전자기 간섭과 관련된 응용 분야에 알루미늄 등급을 선택할 때 중요합니다..

대부분의 알루미늄 합금은 비자 성입니다

대부분의 상업용 알루미늄 합금 - 일반적으로 사용되는 것을 포함하여 6000 그리고 7000 시리즈 (예를 들어, 6061, 7075)-유지하다 비기성 정상적인 조건에서.

이것은 그들의 주요 합금 요소 때문입니다, ~와 같은 마그네슘 (Mg), 규소 (그리고), 아연 (Zn), 그리고 구리 (Cu), 중요한 자기 특성을 부여하지 마십시오.

합금 시리즈	주요 합금 요소	자기 거동
1트리플 엑스	순수한 알루미늄 (>99%)	비기성
2트리플 엑스	구리	비기성
5트리플 엑스	마그네슘	비기성
6트리플 엑스	Mg + 그리고	비기성
7트리플 엑스	아연	비기성

주요 통찰력: 핵심 결정 구조 (FCC) 알루미늄에 짝을 이루지 않은 전자의 부족과 주요 합금 원소는 이러한 물질이 강자성 또는 강한 상자성 행동을 나타내지 않도록합니다..

자기 효과를 도입 할 수있는 불순물

경우에 따라, 추적 불순물 또는 오염 물질-특히 철 (Fe), 니켈 (~ 안에), 또는 코발트 (공동)- 국소화되거나 약한 자기 인력을 유발할 수 있습니다:

• 철, 일반적으로 재활용 또는 저급 알루미늄의 잔류 불순물로 존재합니다., Al₃fe와 같은 금속 간 화합물을 형성 할 수 있습니다, 전시 할 수 있습니다 국소적인 자기 반응.
• 니켈과 코발트, 전형적인 알루미늄 합금에서는 드물지만, 강성성이기 때문에 충분한 양으로 존재하는 경우 재료의 전반적인 자기 상호 작용에 영향을 줄 수 있습니다..

하지만, 이러한 효과는 일반적으로 미미하고 민감한 계측 없이는 감지 할 수 없습니다 진동 샘플 자기 계산기와 같은 (VSMS).

기계적 변형 및 냉의 작동

다음과 같은 기계적 프로세스 콜드 롤링, 굽힘, 또는 그림 탈구를 도입 할 수 있습니다, 변형 경화, 및 알루미늄 미세 구조의 이방성.

그럼에도 불구하고, 이러한 변화가 있습니다 자기 분류를 변경하지 마십시오 재료의:

• 알루미늄이 남아 있습니다 비기성 기계적 변형 후.
• 냉 작업이 증가 할 수 있습니다 전기 저항성, 그러나 이것은 영구 또는 잔류 자기로 이어지지 않습니다..

용접, 코팅, 표면 오염

일부 사용자는 제조 후 알루미늄 부품의 자기 거동을보고합니다..

대부분의 경우, 원인은 외부 오염 알루미늄 합금 자체의 변화보다는:

• 용접 스터 터, 특히 스테인레스 스틸 또는 탄소강 전극에서, 강자성 입자를 소개 할 수 있습니다.
• 스틸 툴링 또는 비품 접촉 미량의 자기 재료를 표면에 남겨 둘 수 있습니다..
• 코팅 또는 Platings (예를 들어, 니켈 또는 철 기반 층) 표면 테스트에서 자성으로 이어질 수 있습니다, 기본 알루미늄은 비자 성 상태로 남아 있습니다.

정기적 인 청소 및 비파괴 테스트 (ndt) 진정한 재료 특성과 표면 오염을 구별하는 데 도움이 될 수 있습니다..

7. 산업적이고 실질적인 영향

알루미늄의 비자 성적 특성은 그것을 만듭니다 민감한 환경에 매우 적합합니다:

• 의료기기: 알루미늄은 이미징과의 간섭이없는 MRI 호환 도구 및 임플란트에서 널리 사용됩니다..
• 전자 장치: 스마트 폰에서, 노트북, 그리고 주택, 알루미늄은 자기 미터 또는 나침반에 영향을 미치지 않으면 서 강도를 제공합니다.
• 항공 우주 및 자동차: 경량 및 비자 성 알루미늄 부품은 항공 전자 및 차량 센서의 전자기 간섭을 방지합니다..
• 재활용: 에디 전류 소터는 전도성 반응에 기초한 철 물질과 분리 된 알루미늄, 자기 인력이 아닙니다.

8. 알루미늄 대. 자기 재료

재료 공학과 같은 분야에서는 알루미늄이 진정한 자기 재료와 어떻게 비교되는지 이해, 제품 디자인, 및 전자기 호환성 (EMC) 계획.

9. 알루미늄이 자기가 될 수 있습니다?

당연히, 알루미늄은 강자성이 될 수 없습니다. 하지만:

• 표면 코팅 (예를 들어, 산화철 또는 니켈) 알루미늄 표면에 자기 반응을 추가 할 수 있습니다.
• 복합재: 알루미늄 혼합 자기 분말 최종 구조에서 자기 거동을 나타낼 수 있습니다.
• 극저온 환경: 영구 온도에도 불구하고, 알루미늄은 비자 성 상태로 남아 있습니다.

10. 일반적인 오해

• "알루미늄은 강한 자석 근처의 자기입니다": 이것은 때문입니다 에디 전류, 실제 자기 인력이 아닙니다.
• "모든 금속은 자기입니다": 실제로, 단지 몇 개의 금속 (철, 코발트, 니켈) 진정으로 강자성입니다.
• 알루미늄 대. 스테인레스 스틸: 일부 등급의 스테인레스 스틸 (좋다 304) 비기성입니다; 기타 (~와 같은 430) 자기입니다.

이러한 차이를 이해하는 것은 필수적입니다 재료 선택 및 제품 설계.

11. 결론

알루미늄은 a 상자성 금속, 전시회를 의미합니다 약한, 비 환원적인 자기 거동. 그것 자석을 고수하지 않습니다, 또한 철 금속처럼 자화 될 수 없습니다.

하지만, 그것은 변화하는 자기장과의 상호 작용, 에디 전류를 통해, 그것을 중요한 자료로 만듭니다 전자기 시스템, MRI 환경, 그리고 비자 성 구조.

엔지니어를 위해, 디자이너, 및 제조업체, 알루미늄 인식 비기성 아직 전기적으로 반응합니다 자연은 더 똑똑한 것을 허용합니다, 더 안전합니다, 수많은 현대 응용 분야에서보다 효율적인 재료 사용.

 

FAQ

알루미늄은 자석에 끌립니다?

알루미늄은 철과 같은 강자성 재료 방식으로 자석에 끌리지 않습니다..

그것은 상자성, 매우 약하고 양성 자기 감수성을 의미합니다., 그러나이 효과는 너무 작아서 정상적인 조건에서 눈에 띄는 매력을 유발할 수 없습니다..

알루미늄이 영구적으로 자화 될 수 있습니까??

아니요. 알루미늄에는 필요한 전자 구조가 부족합니다 강자성, 철이나 니켈 캔과 같은 영구적 인 자기를 유지할 수 없습니다..

알루미늄 합금은 순수한 알루미늄과 자기 적으로 동작합니다?

대부분의 알루미늄 합금은 비자 성 또는 약한 상자성으로만 남아 있습니다.

하지만, 합금에 철 또는 니켈과 같은 자기 불순물이 포함 된 경우, 약간의 자기 반응을 보일 수 있습니다.

온도에 의해 영향을받는 알루미늄의 자기 거동입니다?

알루미늄의 상자성 거동은 온도 변화에 따라 상당히 안정적이며 강자성 물질에서 관찰 된 퀴리 온도와 같은 현상을 보이지 않습니다..