Proprietà magnetiche dei materiali

Il laboratorio studia le proprietà magnetiche dei materiali standard e avanzati per l'ingegneria elettrica, di nuovi composti e dei materiali magnetici naturali, in un ampio intervallo di condizioni di lavoro, frequenze e temperature di utilizzo.

Materiali magnetici dolci
Magnetizzatore ad alte frequenze

I materiali magnetici dolci sono universalmente utilizzati nella generazione, trasmissione e conversione dell’energia elettrica. Rappresentano un mercato in costante crescita, oggi dell’ordine di € 20×109. Il laboratorio conduce ricerca ed esegue misure su tutti i tipi di materiali magnetici dolci, industriali e sperimentali, oggi disponibili in un campo di frequenze vastissimo, da DC al GHz.

Speciale attenzione è riservata alla caratterizzazione ed alla modellizzazione teorica del processo di magnetizzazione, dell’isteresi ferromagnetica, e della perdita di energia. Oltre alla tradizionale caratterizzazione in regime di magnetizzazione sinusoidale, il laboratorio può eseguire misure precise in regimi alternati complessi (induzione magnetica distorta, trapezoidale, triangolare simmetrica e asimmetrica) ed in regimi di induzione bi-dimensionale (flusso rotante, ellittico, bi-dimensionale generico). Per questa attività sperimentale è stato sviluppato un insieme flessibile di sistemi di misura, mediante i quali si possono coprire, oltre all’ampia gamma di forme d’onda ed alla banda larga di frequenza, livelli di magnetizzazione nei materiali in un campo compreso tra J = 1 mT e lo stato saturo (Js = 2. 35 T nella lega Fe50Co50).

La modellizzazione avanzata dei processi di magnetizzazione scalari e vettoriali e dell’isteresi ferromagnetica, indispensabile per il progresso nella preparazione dei materiali e del loro impiego energeticamente efficiente, è condotta con particolare attenzione rivolta alla perdita di energia. In questo ambito, il laboratorio ha posizione preminente nel contesto scientifico internazionale. I risultati ottenuti permettono immediate ricadute tecnologiche, principalmente nel campo dei dispositivi elettromagnetici, nella progettazione di motori elettrici, in particolare per veicoli a trazione ibrida, e nei trasformatori.

Materiali magnetocalorici per la refrigerazione magnetica
Mappa di composizione in falsi colori

La tecnologia della refrigerazione magnetica a temperatura ambiente si basa sull'effetto magnetocalorico intorno alla transizione magnetica del prim'ordine di composti come La(Fe,Si)13 e MnFe(P,Si).

INRIM conduce ricerche sperimentali e teoriche sulla caratterizzazione dell'effetto magnetocalorico e sulla relazione tra microstruttura dei materiali e proprietà magnetocaloriche. In particolare si studiano l'isteresi in temperatura ed in campo magnetico, la dinamica della valanghe nella trasformazione di fase del prim'ordine e gli effetti di rilassamento.

Il laboratorio è dotato di calorimetri a base di celle Peltier operanti in campo magnetico, calorimetri a compensazione di flusso di calore e magnetometri.

Materiali magnetici duri per magneti permanenti
Giara di un mulino planetario a sfere per la metallurgia delle polveri

L'innovazione nel campo dei materiali magnetici duri è uno degli obiettivi principali della ricerca nel magnetismo, a causa del vastissimo utilizzo dei magneti permanenti in elettrotecnica.

L'INRIM si occupa di nuovi metodi di caratterizzazione mirati a determinare le proprietà dei magneti permanenti ultra-duri a base di terre rare (NdFeB e SmCo). In particolare, conduce studi sulla tecnica del campo magnetico impulsato e sulla dipendenza dalla temperatura delle proprietà magnetiche. Parte dell'attività di ricerca è incentrata sullo studio di nuove leghe senza terre rare con proprietà magnetiche dure, come quelle basate sul composto intermetallico MnBi.

Il laboratorio di caratterizzazione è dotato di diversi elettromagneti, sistemi di campo impulsato e magnetometri. Il laboratorio di preparazione è dotato di una glove-box, di un forno ad arco e di un mulino planetario a sfere.

Ultima modifica: 23/05/2017 - 18:39