Materiales Magnéticos y Térmicos: Propiedades y Comportamiento

Clasificación de los Materiales Magnéticos

Materiales Blandos: Magnetización y desmagnetización fáciles, movimientos de pared y rotación de dominios sencillos. Br, Hc, Wh bajos. Usos: Núcleos de bobinas, ya que incrementan el B respecto al vacío.

Materiales Duros: Comportamiento contrario a los blandos. Usos: Principalmente como imanes permanentes, ya que pueden disponer de B sin paso de corriente.

Podemos influir en que un material ferromagnético sea de uno u otro tipo facilitando (blando) o dificultando el movimiento de las paredes de Bloch. Toda modificación microestructural que endurezca un material dificultará a su vez el movimiento de las paredes de Bloch y hará que el material ferromagnético se comporte como un material duro, y viceversa.

Causas del Comportamiento Blando y Duro

En los dominios magnéticos, todos los dipolos se encuentran alineados en la misma dirección debido a los espines desapareados. Cuando los dominios están al azar, no hay magnetización. (La curva de histéresis: resulta de la contribución a la magnetización producida por los dominios elementales del material.) Durante la magnetización, los dominios con momento magnético favorablemente orientado (misma dirección y sentido que H) crecen. La saturación se alcanza cuando todos los dipolos están alineados con H. Al eliminar H, los dominios intentan volver al azar. En materiales blandos hay un fácil movimiento de paredes de dominios, y en los materiales duros el movimiento de paredes y la redistribución al azar es difícil.

Propiedades Térmicas de los Materiales

Conductividad Térmica

Los materiales con estructuras más compactas y mayor módulo de elasticidad tienen mayor conductividad, así como los sólidos cristalinos conducen más que los amorfos.

Expansión Térmica

¿Por qué se expanden al aumentar la T? Al aumentar la T, los átomos vibran con mayor amplitud alrededor de su posición de equilibrio, lo que provoca un incremento de la distancia interatómica y hace aumentar las dimensiones.

Conductividad en Metales y Cerámicas

En metales: Los principales portadores de energía son los electrones, y de su movilidad dependerá la conductividad y, por tanto, la resistividad. En cerámicas: Los electrones no son libres, por tanto, su participación en la conductividad es casi nula. Lo que hace aumentar la conductividad en este caso es la vibración elástica de la propia red.

Influencia de la Energía de Enlace en la Dilatación

Influencia de la energía de enlace sobre el coeficiente de dilatación: El coeficiente de dilatación aumenta conforme se reduce la resistencia de los enlaces atómicos en el sólido. El menor coeficiente de dilatación corresponde a los cerámicos y el máximo a los polímeros. Las características de dilatación de los materiales cristalinos dependen de la orientación cristalina.

Choque Térmico

Choque térmico: Es un fenómeno que aparece como combinación de restricciones a la dilatación, cambios bruscos de fase, gradientes de T y baja ductilidad del material, sobre todo en vidrios y cerámicas refractarias.