Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с магнитной коэрцитивности )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о свойствах магнитных полей. Для использования в других целях, см Принуждение (значения) .
Семейство петель гистерезиса для текстурированной электротехнической стали , магнитомягкого материала. B R обозначает сохраняемость, а H C - коэрцитивность . Чем шире внешний контур, тем выше коэрцитивность. Движение по петлям - против часовой стрелки.

Коэрцитивная сила , также называемая магнитной коэрцитивностью , коэрцитивным полем или коэрцитивной силой , является мерой способности ферромагнитного материала противостоять внешнему магнитному полю без размагничивания . Коэрцитивность обычно измеряется в Эрстед или ампер / метр единиц и обозначается H C .

Аналогичное свойство в электротехнике и материаловедении , электрическая коэрцитивность , - это способность сегнетоэлектрического материала противостоять внешнему электрическому полю без деполяризации .

Ферромагнитные материалы с высокими коэрцитивным называются магнитно трудно , и используются для изготовления постоянных магнитов . Материалы с низкой коэрцитивной называются магнитно - мягким . Последние используются в сердечниках трансформаторов и индукторов , записывающих головках , микроволновых устройствах и магнитных экранах .

Определения [ править ]

Графическое определение различных значений коэрцитивности на кривой гистерезиса поток-поле (кривая BH) для гипотетического магнитотвердого материала.
Эквивалентные определения коэрцитивности в терминах кривой зависимости намагниченности от поля (MH) для одного и того же магнита.

Коэрцитивная сила в ферромагнитном материале - это интенсивность приложенного магнитного поля ( H- поля), необходимого для размагничивания этого материала после того, как намагниченность образца была доведена до насыщения сильным полем. Это размагничивающее поле применяется напротив исходного насыщающего поля. Однако существуют разные определения коэрцитивности, в зависимости от того, что считается «размагниченным», поэтому простой термин «коэрцитивность» может быть двусмысленным:

  • Нормальная коэрцитивность , Н Сп , является Н полем , необходимым для уменьшения магнитного потока (среднее В поле внутри материала) к нулю.
  • Внутренняя коэрцитивность , Н Кий , является Н полем , необходимым для уменьшения намагниченности (среднее M поля внутри материала) к нулю.
  • Остаточную намагниченность коэрцитивность , Н Кр , является Н поле , необходимое , чтобы уменьшить остаточную намагниченность к нулю, а это означает , что , когда Н поле , наконец , возвращается к нулю, то и В и М , также попадают в ноль (материал достигает происхождения на кривой гистерезиса ). [1]

Различие между нормальной и собственной коэрцитивностью незначительно в магнитомягких материалах, однако оно может быть значительным в магнитотвердых материалах. [1] Самые сильные редкоземельные магниты почти не теряют намагниченности при H Cn .

Экспериментальное определение [ править ]

Коэрцитивность некоторых магнитных материалов
МатериалКоэрцитивная сила
(кА / м)
Супермаллой
(16 Fe : 79 Ni : 5 Mo )		0,0002 [2] : 131 133
Пермаллой ( Fe : 4 Ni )0,0008–0,08 [3]
Железные опилки (0,9995 масс. )0,004–37,4 [4] [5]
Электротехническая сталь (11Fe: Si)0,032–0,072 [6]
Необработанное железо (1896 г.)0,16 [7]
Никель (0,99 мас.)0,056–23 [5] [8]
Ферритовый магнит
(Zn x FeNi 1 − x O 3 )		1,2–16 [9]
2Fe: Co, [10] железный полюс19 [5]
Кобальт (0,99 вес.)0,8–72 [11]
Алнико30–150 [12]
Дисковый носитель записи
( Cr : Co : Pt )		140 [13]
Неодимовый магнит (NdFeB)800–950 [14] [15]
12 Fe : 13 Pt (Fe 48 Pt 52 )≥980 [16]
? ( Dy , Nb , Ga ( Co ): 2 Nd : 14 Fe : B )2040–2090 [17] [18]
Самариево-кобальтовый магнит
(2 Sm : 17 Fe : 3 N ; 10 K ) 		<40–2800 [19] [20]
Самариево-кобальтовый магнит3200 [21]

Обычно коэрцитивная сила магнитного материала определяется путем измерения петли магнитного гистерезиса , также называемой кривой намагничивания , как показано на рисунке выше. Устройство, используемое для сбора данных, обычно представляет собой магнитометр с вибрирующим образцом или магнитометром с переменным градиентом . Прикладное поле, в котором линия данных пересекает ноль, является коэрцитивной силой. Если в образце присутствует антиферромагнетик , значения коэрцитивной силы, измеренные в увеличивающемся и уменьшающемся полях, могут быть неодинаковыми из-за эффекта обменного смещения . [ необходима цитата ]

Коэрцитивная сила материала зависит от масштаба времени, в течение которого измеряется кривая намагничивания. Намагниченность материала, измеренная при приложенном обратном поле, которое номинально меньше коэрцитивной силы, может в течение длительного времени медленно релаксировать до нуля. Релаксация происходит, когда изменение намагниченности движением доменной стенки термически активируется и во многом определяется магнитной вязкостью . [22] Возрастающее значение коэрцитивной силы на высоких частотах является серьезным препятствием для увеличения скорости передачи данных при магнитной записи с широким диапазоном частот , что усугубляется тем фактом, что увеличенная плотность хранения обычно требует более высокой коэрцитивной силы в носителе. [цитата необходима ]

Теория [ править ]

В коэрцитивном поле векторная компонента намагниченности ферромагнетика, измеренная вдоль направления приложенного поля, равна нулю. Существует два основных режима перемагничивания : однодоменное вращение и движение доменной стенки . 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, итоговая намагниченность мала во всех направлениях вектора, потому что моменты всех отдельных доменов в сумме равны нулю. Кривые намагничивания с преобладанием вращательной и магнитокристаллической анизотропиинаходятся в относительно совершенных магнитных материалах, используемых в фундаментальных исследованиях. [23] Движение доменных стенок является более важным механизмом обращения в реальных технических материалах, поскольку дефекты, такие как границы зерен и примеси, служат центрами зарождения доменов с обращенной намагниченностью. Роль доменных стенок в определении коэрцитивной силы сложна, поскольку дефекты могут закреплять доменные стенки в дополнение к их зарождению. Динамика доменных границ в ферромагнетиках аналогична динамике границ зерен и пластичности в металлургии, поскольку как доменные стенки, так и границы зерен являются плоскими дефектами. [ необходима цитата ]

Значение [ править ]

Как и в случае любого гистерезисного процесса, область внутри кривой намагничивания в течение одного цикла представляет работу, которая выполняется на материале внешним полем при обращении намагничивания, и рассеивается в виде тепла. Общие диссипативные процессы в магнитных материалах включают магнитострикцию и движение доменной стенки. Коэрцитивная сила является мерой степени магнитного гистерезиса и, следовательно, характеризует потери магнитомягких материалов для их обычных применений.

Прямоугольности ( насыщение остаточной намагниченность делится на намагниченности насыщения ) и коэрцитивный являются добротностями для жестких магнитов , хотя энергетическое произведение (раз намагниченности насыщения коэрцитивного) наиболее часто цитируемые. В 1980-х годах были разработаны редкоземельные магниты с продуктами с высокой энергией, но с нежелательно низкими температурами Кюри . С 1990-х годов были разработаны новые жесткие магниты с обменной пружиной с высокой коэрцитивной силой. [24]

См. Также [ править ]

  • Магнитная восприимчивость
  • Остроту

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Джорджио Бертотти (21 мая 1998 г.). Гистерезис в магнетизме: для физиков, материаловедов и инженеров . Elsevier Science. ISBN 978-0-08-053437-4.
  2. ^ Tumanski, S. (2011). Справочник по магнитным измерениям . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 9781439829523.
  3. ^ MA Akhter-DJ Mapps-YQ Ma Tan-Amanda Petford-Long-R. Дул; Карты; 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 . DOI : 10.1063 / 1.365100 .
  4. ^ [1] Архивировано 4 февраля 2008 г., в Wayback Machine.
  5. ^ a b c «Магнитные свойства твердых тел» . Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Проверено 22 ноября 2014 года .
  6. ^ "тайм-аут" . Cartech.ides.com . Проверено 22 ноября 2014 года .[ постоянная мертвая ссылка ]
  7. ^ Томпсон, Сильванус Филлипс (1896). Динамо-электрическая техника . Проверено 22 ноября 2014 года .
  8. ^ МС Миллер-FE-Stageberg Ю.М. Чау-К. Rook-LA Heuer; 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 : 1994JAP .... 75.5779M . DOI : 10.1063 / 1.355560 .
  9. ^ Чжэнхун Цянь; Гэн Ван; Sivertsen, JM; Джуди, JH (1997). « Тонкие пленки феррита Ni Zn, полученные методом распыления на лицевую мишень». IEEE Transactions on Magnetics . 33 (5): 3748–3750. Bibcode : 1997ITM .... 33.3748Q . DOI : 10.1109 / 20.619559 .
  10. ^ Орлофф, Джон (2017-12-19). Справочник по оптике заряженных частиц, второе издание . ISBN 9781420045550. Проверено 22 ноября 2014 года .
  11. ^ Ло, Хунмэй; Ван, Дунхай; Он, Цзибао; Лу, Юньфэн (2005). "Магнитные тонкие пленки кобальта на основе нанопроволоки". Журнал физической химии B . 109 (5): 1919–22. DOI : 10.1021 / jp045554t . PMID 16851175 . 
  12. ^ http://www.arnoldmagnetics.com/wp-content/uploads/2017/10/Cast-Alnico-Permanent-Magnet-Brochure-101117-1.pdf
  13. ^ Ян, ММ; Lambert, SE; Ховард, Дж. К.; Хван, К. (1991). «Ламинированные пленки CoPt Cr / Cr для продольной записи с низким уровнем шума». IEEE Transactions on Magnetics . 27 (6): 5052–5054. Bibcode : 1991ITM .... 27.5052Y . DOI : 10.1109 / 20.278737 .
  14. ^ CD Fuerst-EG Brewer; Брюэр (1993). «Быстро затвердевающий Nd-Fe-B с высокой остаточной намагниченностью: высадочные магниты (приглашены)». Журнал прикладной физики . 73 (10): 5751. Bibcode : 1993JAP .... 73.5751F . DOI : 10.1063 / 1.353563 .
  15. ^ "WONDERMAGNET.COM - NdFeB магниты, магнитный провод, книги, странная наука, необходимые вещи" . Wondermagnet.com . Проверено 22 ноября 2014 года .
  16. ^ Чен и Никлес 2002
  17. ^ Бай, G .; Гао, RW; Sun, Y .; Хан, Великобритания; Ван Б. (январь 2007 г.). «Исследование высококоэрцитивных спеченных магнитов NdFeB». Журнал магнетизма и магнитных материалов . 308 (1): 20–23. Bibcode : 2007JMMM..308 ... 20В . DOI : 10.1016 / j.jmmm.2006.04.029 .
  18. ^ Цзян, H .; Evans, J .; О'Ши, MJ; 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 . DOI : 10.1016 / S0304-8853 (01) 00017-8 .
  19. ^ Накамура, H .; Курихара, К .; Тацуки, Т .; Sugimoto, S .; Окада, М .; Хомма, М. (октябрь 1992 г.). «Фазовые изменения и магнитные свойства сплавов Sm 2 Fe 17 N x, термообработанных в водороде». Журнал переводов IEEE по магнетизму в Японии . 7 (10): 798–804. DOI : 10.1109 / TJMJ.1992.4565502 .
  20. ^ Рани, R .; Hegde, H .; Navarathna, A .; Кадье, Ф.Дж. (15 мая 1993 г.). «Высокая коэрцитивная сила Sm 2 Fe 17 N x и родственные фазы в напыленных образцах пленок». Журнал прикладной физики . 73 (10): 6023–6025. Bibcode : 1993JAP .... 73.6023R . DOI : 10.1063 / 1.353457 . ИНИСТ : 4841321 .
  21. ^ де Кампос, MF; Landgraf, FJG; Сайто, штат Нью-Хэмпшир; Romero, SA; Neiva, AC; Мисселл, ФП; de Morais, E .; Gama, S .; Обручева Е.В.; Джалнин Б.В. (июль 1998 г.). «Химический состав и коэрцитивная сила магнитов SmCo5» . Журнал прикладной физики . 84 (1): 368–373. Bibcode : 1998JAP .... 84..368D . DOI : 10.1063 / 1.368075 .
  22. Перейти ↑ Gaunt 1986
  23. ^ Genish et al. 2004 г.
  24. ^ Kneller & Hawig 1991
  • Чен, Мин; Никлес, Дэвид Э. (2002). «Синтез, самосборка и магнитные свойства наночастиц Fe x Co y Pt 100-xy ». Нано-буквы . 2 (3): 211–214. Bibcode : 2002NanoL ... 2..211C . DOI : 10.1021 / nl015649w .
  • Гонт, П. (1986). «Магнитная вязкость и энергия термической активации». Журнал прикладной физики . 59 (12): 4129–4132. Bibcode : 1986JAP .... 59.4129G . DOI : 10.1063 / 1.336671 .
  • Гениш, Исашар; Кац, Евгений; Кляйн, Лиор; Райнер, Джеймс У .; Бисли, MR (2004). «Локальные измерения перемагничивания в тонких пленках Sr Rb O 3 ». Physica Статус Solidi C . 1 (12): 3440–3442. Bibcode : 2004PSSCR ... 1.3440G . DOI : 10.1002 / pssc.200405476 .
  • Кнеллер, EF; Хавиг, Р. (1991). «Магнит с обменной пружиной: новый материальный принцип для постоянных магнитов». IEEE Transactions on Magnetics . 27 (4): 3588–3600. Bibcode : 1991ITM .... 27.3588K . DOI : 10.1109 / 20.102931 .
  • Ливингстон, JD (1981). «Обзор механизмов принуждения». Журнал прикладной физики . 52 (3): 2541–2545. Bibcode : 1981JAP .... 52.2544L . DOI : 10.1063 / 1.328996 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Апплет перемагничивания (когерентное вращение)
  • Таблицу коэрцитивности различных магнитных носителей записи см. В документе « Размагничивание магнитных носителей на ленте для хранения данных » ( PDF ) на сайте fujifilmusa.com.