Коэрцитивность - Coercivity

Эта статья о свойствах магнитных полей. Для использования в других целях см. Принуждение (значения).
Семейство петель гистерезиса для текстурированной электротехнической стали. Bр обозначает сохраняемость и ЧАСC это принуждение. Чем шире внешний контур, тем выше коэрцитивность. Движение по петлям - против часовой стрелки.

Коэрцитивность, также называемый магнитная коэрцитивность, коэрцитивное поле или же коэрцитивная сила, является мерой способности ферромагнитный материал, чтобы выдерживать внешние магнитное поле не становясь размагниченный. Аналогичное свойство в электротехника и материаловедение, электрическая коэрцитивность, это способность сегнетоэлектрик материал, чтобы выдерживать внешние электрическое поле не становясь деполяризованный.

Коэрцитивность в ферромагнитный материал интенсивность нанесенного магнитное поле требуется для сокращения намагничивание этого материала до нуля после намагниченность образца была доведена до насыщенность. Таким образом (нормальная) коэрцитивность измеряет сопротивление ферромагнитного материала размагничиванию. Коэрцитивность обычно измеряется в эрстед или же ампер / метр и обозначается ЧАСC. Большее значение - это внутренний принуждение ЧАСCi который не учитывает вклад отрицательной диэлектрической проницаемости вакуума в магнитное поле B, только с учетом намагниченности. Между двумя концепциями может существовать двусмысленность, и особенно для сильных магнитов разница становится значительной. Самые сильные редкоземельные магниты практически не теряют намагниченности при ЧАСC, а уменьшение поля до нуля практически равно вкладу диэлектрической проницаемости вакуума в магнитное поле. Нормальная коэрцитивная сила используется для расчета магнитодвижущая сила, а собственная коэрцитивная сила используется для оценки чувствительности к размагничиванию.

Его можно измерить с помощью Анализатор B-H или же магнитометр.

Ферромагнитные материалы с высокой коэрцитивной силой называют магнитными. жесткий, и используются для создания постоянные магниты. Материалы с низкой коэрцитивной силой называют магнитными. мягкий. Последние используются в трансформатор и индуктор ядра, записывающие головки, микроволновая печь устройства и магнитное экранирование.

Экспериментальное определение

Коэрцитивность некоторых магнитных материалов
МатериалКоэрцитивность
(кА / м)
Супермаллой
(16Fe:79Ni:5Пн )		0.0002[1]:131,133
Пермаллой (Fe:4Ni )0.0008–0.08[2]
Железные опилки (0.9995 вес )0.004–37.4[3][4]
Электротехническая сталь (11Fe: Si)0.032–0.072[5]
Необработанное железо (1896)0.16[6]
Никель (0,99 мас.)0.056–23[4][7]
Феррит магнит
(ZnИксFeNi1-хО3)		1.2–16[8]
2Fe: Co,[9] железный столб19[4]
Кобальт (0,99 мас.)0.8–72[10]
Алнико30–150[11]
Дисковый носитель записи
(Cr:Co:Pt )		140[12]
Неодимовый магнит (NdFeB)800–950[13][14]
12Fe:13Pt (Fe48Pt52)≥980[15]
?(Dy,Nb,Ga (Co ):2Nd:14Fe:B )2040–2090[16][17]
Самариево-кобальтовый магнит
(2См:17Fe:3N; 10 K )		<40–2800[18][19]
Самариево-кобальтовый магнит3200[20]

Обычно коэрцитивная сила магнитного материала определяется путем измерения магнитный гистерезис цикл, также называемый кривая намагничивания, как показано на рисунке выше. Аппарат, используемый для сбора данных, обычно вибрирующий образец или чередующийся градиент магнитометр. Прикладное поле, в котором линия данных пересекает ноль, - это коэрцитивная сила. Если антиферромагнетик присутствует в образце, значения коэрцитивности, измеренные в возрастающих и убывающих полях, могут быть неодинаковыми из-за предвзятость обмена эффект.

Коэрцитивная сила материала зависит от шкалы времени, в которой измеряется кривая намагничивания. Намагниченность материала, измеренная при приложенном обратном поле, которое номинально меньше коэрцитивной силы, может в течение длительного времени медленно расслабляться до нуля. Релаксация происходит, когда изменение намагниченности движением доменной стенки происходит термически активированный и преобладают магнитная вязкость.[21] Возрастающее значение коэрцитивной силы на высоких частотах является серьезным препятствием для увеличения скорость передачи данных в высокомпропускная способность магнитная запись, усугубляемая тем фактом, что для увеличения плотности хранения обычно требуется более высокая коэрцитивная сила носителя.[нужна цитата ]

Теория

В коэрцитивном поле компонент вектора намагниченности ферромагнетика, измеренной вдоль направления приложенного поля, равна нулю. Есть два основных режима перемагничивание: однодоменный вращение и доменная стена движение. Когда намагничивание материала меняется на противоположное путем вращения, составляющая намагниченности вдоль приложенного поля равна нулю, потому что вектор указывает в направлении, ортогональном приложенному полю. Когда намагниченность меняет направление движением доменной стенки, результирующая намагниченность мала в каждом направлении вектора, потому что моменты всех отдельных доменов в сумме равны нулю. На кривых намагничивания преобладают вращение и магнитокристаллическая анизотропия находятся в относительно совершенных магнитных материалах, используемых в фундаментальных исследованиях.[22] Движение доменных стенок является более важным механизмом обращения в реальных конструкционных материалах, поскольку такие дефекты, как границы зерен и примеси служить в качестве зарождение сайты для доменов с обратной намагниченностью. Роль доменных границ в определении коэрцитивной силы сложна, поскольку дефекты могут штырь доменные стенки в дополнение к их зарождению. Динамика доменных границ в ферромагнетиках аналогична динамике границ зерен и пластичность в металлургия поскольку как доменные стенки, так и границы зерен являются плоскими дефектами.

Значимость

Как и любой гистерезисный процесса, область внутри кривой намагничивания в течение одного цикла представляет собой работай который воздействует на материал внешним полем при изменении намагниченности и рассеивается в виде тепла. Общие диссипативные процессы в магнитных материалах включают: магнитострикция и движение доменной стенки. Коэрцитивная сила является мерой степени магнитного гистерезиса и, следовательно, характеризует потерю магнитомягких материалов для их обычных применений.

В прямоугольность (намагниченность насыщения деленное на намагниченность насыщения ) и коэрцитивность являются показателями качества твердых магнитов, хотя энергетический продукт (намагниченность насыщения, умноженная на коэрцитивную силу). В 80-е годы появились редкоземельные магниты с высокоэнергетическими продуктами, но с нежелательно низким Температуры Кюри. С 1990-х годов новые обменная весна разработаны жесткие магниты с высокой коэрцитивной силой.[23]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Тумански, С. (2011). Справочник по магнитным измерениям. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN  9781439829523.
  2. ^ М. А. Ахтер-Д. J. Mapps-Y. Q. Ма Тан-Аманда Петфорд-Лонг-Р. Дул; Mapps; Ма Тан; Петфорд-Лонг; Дул (1997). «Зависимость коэрцитивной силы в тонких пленках пермаллоя от толщины и размера зерна». Журнал прикладной физики. 81 (8): 4122. Bibcode:1997JAP .... 81.4122A. Дои:10.1063/1.365100.
  3. ^ [1] В архиве 4 февраля 2008 г. Wayback Machine
  4. ^ а б c «Магнитные свойства твердых тел». Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Получено 22 ноября 2014.
  5. ^ "тайм-аут". Cartech.ides.com. Получено 22 ноября 2014.[постоянная мертвая ссылка ]
  6. ^ Томпсон, Сильванус Филлипс (1896). Динамо-электрические машины. Получено 22 ноября 2014.
  7. ^ М.С. Миллер-Ф. E. Stageberg-Y. М. Чоу-К. Ладья-Л. А. Хойер; Стейджберг; Чау; Ладья; Хойер (1994). «Влияние условий высокочастотного магнетронного распыления на магнитные, кристаллические и электрические свойства тонких пленок никеля». Журнал прикладной физики. 75 (10): 5779. Bibcode:1994ЯП .... 75,5779М. Дои:10.1063/1.355560.
  8. ^ Чжэнхун Цянь; Гэн Ван; Sivertsen, J.M .; Джуди, Дж. (1997). "Ni Zn тонкие пленки феррита, полученные методом распыления на лицевую мишень ». IEEE Transactions on Magnetics. 33 (5): 3748–3750. Bibcode:1997ITM .... 33.3748Q. Дои:10.1109/20.619559.
  9. ^ Орлофф, Джон (2017-12-19). Справочник по оптике заряженных частиц, второе издание. ISBN  9781420045550. Получено 22 ноября 2014.
  10. ^ Ло, Хунмэй; Ван, Дунхай; Он, Цзибао; Лу, Юньфэн (2005). "Магнитные тонкие пленки кобальтовых нанопроволок". Журнал физической химии B. 109 (5): 1919–22. Дои:10.1021 / jp045554t. PMID  16851175.
  11. ^ http://www.arnoldmagnetics.com/wp-content/uploads/2017/10/Cast-Alnico-Permanent-Magnet-Brochure-101117-1.pdf
  12. ^ Yang, M.M .; Lambert, S.E .; Howard, J.K .; Хван, К. (1991). "Ламинированный CoPt Cr/ Cr пленки для малошумной продольной записи ». IEEE Transactions on Magnetics. 27 (6): 5052–5054. Bibcode:1991ITM .... 27.5052Y. Дои:10.1109/20.278737.
  13. ^ C. D. Fuerst-E. Г. Брюэр; Брюэр (1993). «Быстро затвердевающий Nd-Fe-B с высокой остаточной намагниченностью: высадочные магниты (приглашены)». Журнал прикладной физики. 73 (10): 5751. Bibcode:1993JAP .... 73.5751F. Дои:10.1063/1.353563.
  14. ^ "WONDERMAGNET.COM - NdFeB магниты, магнитная проволока, книги, странная наука, необходимые вещи". Wondermagnet.com. Получено 22 ноября 2014.
  15. ^ Чен и Никлес 2002
  16. ^ Bai, G .; Gao, R.W .; Sun, Y .; Han, G.B .; Ван, Б. (2007). «Исследование высококоэрцитивных спеченных магнитов NdFeB». Журнал магнетизма и магнитных материалов. 308 (1): 20–23. Bibcode:2007JMMM..308 ... 20B. Дои:10.1016 / j.jmmm.2006.04.029.
  17. ^ Jiang, H .; Evans, J .; О'Ши, М.Дж .; Ду, Цзяньхуа (2001). «Магнитотвердые свойства быстро отожженных тонких пленок NdFeB на буферных слоях Nb и V». Журнал магнетизма и магнитных материалов. 224 (3): 233–240. Bibcode:2001JMMM..224..233J. Дои:10.1016 / S0304-8853 (01) 00017-8.
  18. ^ Nakamura, H .; Курихара, К .; Тацуки, Т .; Sugimoto, S .; Окада, М .; Хомма, М. (1992). «Фазовые изменения и магнитные свойства сплавов Sm2Fe17Nx, термообработанных в водороде». Журнал переводов IEEE по магнетизму в Японии. 7 (10): 798–804. Дои:10.1109 / TJMJ.1992.4565502.
  19. ^ «Высокая коэрцитивность Sm2Fe17Nx и родственные фазы в напыленных образцах пленок». Cat.inist.fr. Получено 22 ноября 2014.
  20. ^ М. Ф. де Кампос-Ф. J. G. Landgraf-N. Х. Сайто-С. А. Ромеро-А. К. Нейва-Ф. П. Мисселл-Э. de Morais-S. Гама-Э. В. Обручева-Б. В. Джалнин; Ландграф; Сайто; Ромеро; Нейва; Мисселл; Де Мораис; Гама; Обручева; Жалнин (1998). «Химический состав и коэрцитивная сила магнитов SmCo5». Журнал прикладной физики. 84 (1): 368. Bibcode:1998JAP .... 84..368D. Дои:10.1063/1.368075.
  21. ^ Gaunt 1986
  22. ^ Genish et al. 2004 г.
  23. ^ Кнеллер и Хавиг 1991

внешняя ссылка