Un materiale magnetico è considerato “dolce" quando la sua coercività è dell'ordine (o inferiore) a quella del campo magnetico terrestre (circa 40 A/m). Materiali di questo tipo possono essere impiegati come efficienti moltiplicatori di flusso in una grande varietà di dispositivi tra cui trasformatori, generatori e motori utilizzati nella generazione e distribuzione di energia elettrica. Inoltre, possono essere utilizzati come componenti in una vasta gamma di dispositivi elettronici: dagli elettrodomestici alle apparecchiature scientifiche. Con un mercato di circa 20 miliardi di euro nel 2015 e una crescita annuale del 5% circa, i materiali magnetici dolci rappresentano un prodotto industriale sempre più importante ed offrono problematiche impegnative nella comprensione, preparazione e caratterizzazione delle loro proprietà.
Tra i vari materiali magnetici dolci le leghe Fe-Si ricoprono gran parte del mercato. Infatti, agli inizi del '900, Hadfield, Barrett e Brown dimostrarono che aggiungendo circa il 2% in peso di silicio agli acciai magnetici convenzionali si poteva aumentare la loro permeabilità e ridurne le perdite di energia. Tuttavia, le aggiunte di silicio riducono l'Induzione di Saturazione e tendono a rendere la lega fragile, ciò fa sì che i processi di produzione del materiale siano più difficili quando il contenuto di silicio è molto superiore al 3%. Infine, un'ulteriore miglioria che è stata applicata a queste leghe è l'orientamento dei grani lungo la direzione di magnetizzazione. In tal modo vengono ridotte le perdite di energia legate alla rotazione e allo spostamento delle pareti dei domini magnetici durante la fase di magnetizzazione. Questi materiali vengono detti “a grani orientati”.
In questo studio abbiamo applicato la Teoria della Separazione delle Perdite (descritta in un lavoro di Bertotti) per correlare, attraverso parametri fenomenologici, il comportamento magnetico di lamierini di Fe-Si in funzione delle loro proprietà geometriche e strutturali. Questa Teoria prevede che la perdita di energia che si ha quando un materiale compie un'isteresi magnetica, per qualsiasi valore di frequenza (f) e di picco di polarizzazione (J), possa essere considerata come la somma di tre componenti, ognuna delle quali dipende in modo diverso dalla frequenza: W(f)=W_h+W_Cl (f)+W_Exc (f), in cui Wh è detta “Perdita per Isteresi” ed è indipendente da f; WCl è chiamata “Perdita Classica” ed è una sorta di termine di fondo, sempre presente e indipendente da qualsiasi caratteristica strutturale; WExc è detta “Perdita in Eccesso” ed è associata al movimento su larga scala delle pareti dei Domini magnetici. Wh e WCl sono intrinseche del materiale, per cui il nostro studio si è focalizzato sulla caratterizzazione di WExc.
La Teoria della Separazione delle Perdite è stata applicata a dati ottenuti mediante un Isteresigrafo digitale.
Infine, abbiamo confrontato i risultati ottenuti per lamierini di Fe-Si a grani orientati (GO) e a grani non orientati (NO GO). Attraverso questo confronto abbiamo messo in evidenza la relazione che lega le proprietà magnetiche del materiale e la dimensione dei grani, la resistività, la struttura geometrica, la composizione chimica e i parametri fenomenologici legati alle perdite di energia in eccesso n0 e V0. Tutto ciò permette di individuare il campo di applicazione di tali materiali in relazione alle loro proprietà.