Коэрцитивность

Коэртивность , также называемая магнитной коэрцитивностью , принудительным полем или принудительной силой , является мерой способности ферромагнитного материала выдерживать внешнее магнитное поле, не размахиваясь . Коэртивность обычно измеряется в единицах oersted или ампер обозначается $H C.$ /метров и

Аналогичное свойство в области электротехники и материаловедения , электрическая коэрцитивность , - это способность сегнетоэлектрического материала выдерживать внешнее электрическое поле , не становясь деполяризованным .

Ферромагнитные материалы с высокой коэрцитивностью называются магнитно твердыми и используются для изготовления постоянных магнитов . Считается, что материалы с низкой коэрцитивностью являются магнитно мягкими . Последние используются в трансформатора и индуктора ядрах , записывающих головках , микроволновых устройствах и магнитном экранировании .

Определения

Коэрцитивность в ферромагнитном материале - это интенсивность приложенного магнитного поля ( H -полю), необходимого для размагнизации этого материала после того, как намагничность образца была приводилась к насыщению сильным полем. Это размагничивающее поле применяется напротив исходного насыщающего поля. Тем не менее, существуют разные определения коэрцитивности, в зависимости от того, что считается «размагнированным», поэтому голой термин «коэрцитивность» может быть неоднозначным:

Нормальная коэрцитивность , $H CN$ , - это H -поле, необходимое для уменьшения магнитного потока (среднее поле B внутри материала) до нуля.
Внутренняя коэрцитивность , $H ci$ , представляет собой H -поле, необходимое для уменьшения намагниченности (среднее М -поле внутри материала) до нуля.
Коэрцивировка остаточной остатки , $H Cr$ , представляет собой H -поле, необходимое для снижения остаточной остаточности до нуля, а это означает, что когда поле H , наконец, возвращается в нулевое значение, то и B , и M также падают до нуля (материал достигает начала координат в кривой гистерезиса ) ^{[ 1 ]}

Различие между нормальной и внутренней коэрцитивностью незначительно в мягких магнитных материалах, однако оно может быть значительным в твердых магнитных материалах. ^{[ 1 ]} Самые сильные редкоземельные магниты почти не теряют ни одного из намагниченности в H _CN .

Экспериментальное определение

Совместность некоторых магнитных материалов
Материал	Коэрцитивность (их)
Супермаллои (16 Fe : 79 Ni : 5 месяц )	0.0002 ^{[ 2 ]}^{: 131, 133}
1malloy ( Fe : 4 Ni )	0.0008–0.08 ^{[ 3 ]}
Железные заявки (0,9995 мас .	0.004–37.4 ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}
Электрическая сталь (11FE: SI)	0.032–0.072 ^{[ 6 ]}
Сырое железо (1896)	0.16 ^{[ 7 ]}
Никель (0,99 мас.	0.056–23 ^{[ 5 ]}^{[ 8 ]}
Ферритовый магнит (Zn _x fani _1-x O ₃ )	1.2–16 ^{[ 9 ]}
2FE: что, ^{[ 10 ]} Железный полюс	19 ^{[ 5 ]}
Кобальт (0,99 мас.	0.8–72 ^{[ 11 ]}
Алнико	30–150 ^{[ 12 ]}
Дисковый привод среды ( CR : Co : Pt )	140 ^{[ 13 ]}
Неодимий -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 ]}
Самарий-кобальт магнит (2 SM : 17 Fe : 3 N ; 10 K )	<40–2800 ^{[ 19 ]}^{[ 20 ]}
Самарий-кобальт магнит	3200 ^{[ 21 ]}

Обычно коэрцитивность магнитного материала определяется путем измерения магнитного петля гистерезиса , также называемой кривой намагниченности , как показано на рисунке выше. Устройство, используемое для получения данных, обычно представляет собой вибрации или чередующегося градиента магнитометр . Применяемое поле, где линия данных пересекает ноль, является коэрцитивностью. Если в образце присутствует антиферромагнет , то поля, измеренные в увеличении и уменьшении полей, могут быть неравными в результате эффекта смещения обмена . ^{[ Цитация необходима ]}

Коэртивность материала зависит от шкалы времени, по которой измеряется кривая намагниченности. Намагничение материала, измеренного в приложенном обратном поле, которое номинально меньше, чем коэрцитивность, может в течение длительного времени, медленно расслабляться до нуля. Релаксация происходит, когда обращение намагниченности движением доменной стенки активируется и преобладает магнитная вязкость . ^{[ 22 ]} Увеличивающаяся стоимость коэрцитивности на высоких частотах является серьезным препятствием на пути увеличения скорости передачи данных в магнитной записи с высокой полосой пропускания , что составляет тот факт, что увеличение плотности хранения обычно требует более высокой коэрцитивности в среде. ^{[ Цитация необходима ]}

Теория

В поле принуждения векторный компонент намагниченности ферромагнета, измеренного вдоль направления приложенного поля, составляет нулю. Существуют два основных режима реверса намагниченности : вращение с одним доменом и доменной стенки движение . Когда намагниченность материала переворачивается путем вращения, компонент намагничивания вдоль приложенного поля равен нулю, поскольку векторные точки в направлении, ортогональном приложенному поле. Когда намагниченность обращается вспять по движению доменной стенки, чистая намагниченность невелика в каждом направлении вектора, потому что моменты всех отдельных доменов суммируются до нуля. Кривые намагниченности преобладают вращением, а магнетокристаллическая анизотропия обнаруживаются в относительно совершенных магнитных материалах, используемых в фундаментальных исследованиях. ^{[ 23 ]} Движение стенки домена является более важным механизмом обращения в реальных инженерных материалах, поскольку дефекты, такие как границы зерен и примеси, служат в качестве участков зарождения для доменов обратного магнизации. Роль доменных стен в определении коэрцитивности осложняется, поскольку дефекты могут закреплять доменные стенки в дополнение к их зарождению. Динамика доменных стен в ферромагнитах аналогична динамикам границ зерен и пластичности в металлургии, поскольку как доменные стены, так и границы зерна являются плоскими дефектами. ^{[ Цитация необходима ]}

Значение

Как и в случае любого исчезновного процесса, область внутри кривой намагниченности во время одного цикла представляет собой работу , которая выполняется на материале внешним полем для обращения намагниченности и рассеивается как тепло. Общие диссипативные процессы в магнитных материалах включают магнитострикцию и движение доменной стенки. Коэртивность является мерой степени магнитного гистерезиса и, следовательно, характеризует потери мягких магнитных материалов для их общего применения.

Остановка насыщения и коэрцитивность являются цифрами заслуг для твердых магнитов, хотя максимальный энергетический продукт обычно цитируется . В 1980-х годах развитие редкоземельных магнитов с высокоэнергетическими продуктами, но нежелательно низкими температурами CURIE . С 1990 -х годов новые обменные весенние магниты с высокой посовечностью. были разработаны ^{[ 24 ]}

Смотрите также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} Джорджио Бертотти (21 мая 1998 г.). Гистерезис в магнетизме: для физиков, материалов -ученых и инженеров . Elsevier Science. ISBN 978-0-08-053437-4 .
^ Tumananski, S. (2011). Справочник по магнитным измерениям . Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 9781439829523 .
^ MA AKHTER-DJ MAPPS-YQ MA TAN-AMANDA PETFORD-LONG-R. Дул; Маппс; Ма Тан; Petford-Long; Дул (1997). «Толщина и зависимость от коэрцитивности в тонких пленках пермаллои». Журнал прикладной физики . 81 (8): 4122. Bibcode : 1997Jap .... 81.4122a . doi : 10.1063/1,365100 .
^ Calvert, JB (6 декабря 2003 г.) [13 декабря 2002 г.]. "Железо" . mysite.du.edu . Архивировано из оригинала 2007-09-15 . Получено 2023-11-04 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в «Магнитные свойства твердых веществ» . Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Получено 22 ноября 2014 года .
^ «Тайм -аут» . Cartech.ides.com . Получено 22 ноября 2014 года . ^{[ Постоянная мертвая ссылка ]}
^ Томпсон, Сильван Филлипс (1896). Дино-электрический механизм . Получено 22 ноября 2014 года .
^ MS MILLER-FE СТАДИНА-МИМ ЧОУ-К. Rook-la Heuer; Стандарт; Чау; Ладья; Heuer (1994). «Влияние условий распыления RF на магнитные, кристаллические и электрические свойства тонких никелевых пленок». Журнал прикладной физики . 75 (10): 5779. Bibcode : 1994Jap .... 75.5779m . doi : 10.1063/1.3555560 .
^ Чжэнгун Цянь; Генг Ван; Sivertsen, JM; Джуди, Дж. Х. (1997). «Тонкие пленки Ni Zn Ferrite, приготовленные, обращенные к целевому распылянию». IEEE транзакции на магнитике . 33 (5): 3748–3750. Bibcode : 1997itm .... 33.3748q . doi : 10.1109/20.619559 .
^ Орлофф, Джон (2017-12-19). Справочник по оптике заряженной частицы, второе издание . CRC Press. ISBN 9781420045550 Полем Получено 22 ноября 2014 года .
^ LUO, Hongmei; Ван, Донхай; Он, Джибао; Лу, Юнфенг (2005). «Магнитные тонкие пленки нанопроволоки кобальта». Журнал физической химии б . 109 (5): 1919–22. doi : 10.1021/jp045554t . PMID 16851175 .
^ «Отделение постоянных магнитов Alnico» (PDF) . Арнольд магнитные технологии . Получено 4 ноября 2023 года .
^ Ян, мм; Ламберт, SE; Говард, JK; Hwang, C. (1991). «Ламинированные пленки COPT CR /CR для продольной записи с низким уровнем шума». IEEE транзакции на магнитике . 27 (6): 5052–5054. Bibcode : 1991itm .... 27.5052y . doi : 10.1109/20.278737 .
^ CD Fuerst-Eg Brewer; Brewer (1993). «Высокоподобный быстро укрепился ND-FE-B: магниты для удивления (приглашенные)». Журнал прикладной физики . 73 (10): 5751. Bibcode : 1993jap .... 73.5751f . doi : 10.1063/1,353563 .
^ «Wondermagnet.com - магниты NDFEB, магнитный провод, книги, странная наука, необходимые вещи» . Wondermagnet.com. Архивировано из оригинала 11 февраля 2015 года . Получено 22 ноября 2014 года .
^ Chen & Nikles 2002
^ Bai, G.; Гао, RW; Солнце, Y.; Хан, ГБ; Ван, Б. (январь 2007 г.). «Изучение высокой наблюдательности, спеченные в NDFEB магниты». Журнал магнетизма и магнитных материалов . 308 (1): 20–23. Bibcode : 2007jmmm..308 ... 20b . doi : 10.1016/j.jmmm.2006.04.029 .
^ Цзян, Х.; Эванс, Дж.; О'Ши, MJ; Du, Jianhua (2001). «Жесткие магнитные свойства быстро отожженных тонких пленок NDFEB на слоях буфера NB и V». Журнал магнетизма и магнитных материалов . 224 (3): 233–240. Bibcode : 2001jmmm..224..233J . doi : 10.1016/s0304-8853 (01) 00017-8 .
^ Накамура, Х.; Курихара, К.; Tatsuki, T.; Sugimoto, S.; Окада, м.; Homma, M. (октябрь 1992). «Изменения фазы и магнитные свойства SM 2 Fe 17 N x сплавов, обработанных в водород». IEEE TRANSSTARION Journal о магнетике в Японии . 7 (10): 798–804. doi : 10.1109/tjmj.1992.4565502 .
^ Рани, Р.; Hegde, H.; Наваратна, а.; Cadieu, FJ (15 мая 1993 г.). «Высокая коэрцитивность SM 2 Fe 17 N x и связанные с ними фазы в образцах пленки разбрызгиваемых пленок». Журнал прикладной физики . 73 (10): 6023–6025. Bibcode : 1993jap .... 73.6023r . doi : 10.1063/1,353457 . INIST 4841321 .
^ из Кампоса, MF; Landgraf, FJG; Сайто, NH; Ромеро, SA; Нейва, AC; Missell, FP; De Morais, E.; Гама, с.; Обручева, EV; Jalnin, BV (1998-07-01). «Химический состав и коэрцитивность магнитов SMCO5» . Журнал прикладной физики . 84 (1): 368–373. Bibcode : 1998jap .... 84..368d . Doi : 10.1063/1.368075 . ISSN 0021-8979 .
^ Gaunt 1986
^ Genish et al. 2004
^ Коллер и прямой 1991

Чен, мин; Никлс, Дэвид Э. (2002). «Синтез, самосборка и магнитные свойства наночастиц Fe _X Co _Y Pt _{100- x- y »} . 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, Исасчар; Катс, Евгения; Кляйн, Лиор; Рейнер, Джеймс У.; Бизли, М.Р. (2004). «Локальные измерения изменения намагниченности в тонких пленках Srruo ₃ ». Состояние физического состояния c . 1 (12): 3440–3442. Bibcode : 2004psscr ... 1.3440g . doi : 10.1002/pssc.200405476 .
Kneller, EF; Hakeig, R. (1991). «Магнит обменного пружина: новый материальный принцип для постоянных магнитов». IEEE транзакции на магнитике . 27 (4): 3588–3600. Bibcode : 1991itm .... 27.3588k . doi : 10.1109/20.102931 .
Ливингстон, JD (1981). «Обзор механизмов коэрцитивности». Журнал прикладной физики . 52 (3): 2541–2545. Bibcode : 1981Jap .... 52.2544L . doi : 10.1063/1,328996 .

Внешние ссылки

Апплет для изменения намагниченности (когерентное вращение)
Для таблицы сохранности различных магнитных записей среды см. « Магнитная носилка для хранения данных » ( PDF ), на fujifilmusa.com.

[Bertotti1998-1] Jump up to: ^а ^{беременный} Джорджио Бертотти (21 мая 1998 г.). Гистерезис в магнетизме: для физиков, материалов -ученых и инженеров . Elsevier Science. ISBN 978-0-08-053437-4 .

[Tumanski-2] Tumananski, S. (2011). Справочник по магнитным измерениям . Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 9781439829523 .

[3] MA AKHTER-DJ MAPPS-YQ MA TAN-AMANDA PETFORD-LONG-R. Дул; Маппс; Ма Тан; Petford-Long; Дул (1997). «Толщина и зависимость от коэрцитивности в тонких пленках пермаллои». Журнал прикладной физики . 81 (8): 4122. Bibcode : 1997Jap .... 81.4122a . doi : 10.1063/1,365100 .

[mysite.du.edu-4] Calvert, JB (6 декабря 2003 г.) [13 декабря 2002 г.]. "Железо" . mysite.du.edu . Архивировано из оригинала 2007-09-15 . Получено 2023-11-04 .

[Magnetic_Properties_of_Solids-5] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в «Магнитные свойства твердых веществ» . Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Получено 22 ноября 2014 года .

[6] «Тайм -аут» . Cartech.ides.com . Получено 22 ноября 2014 года . ^{[ Постоянная мертвая ссылка ]}

[7] Томпсон, Сильван Филлипс (1896). Дино-электрический механизм . Получено 22 ноября 2014 года .

[8] MS MILLER-FE СТАДИНА-МИМ ЧОУ-К. Rook-la Heuer; Стандарт; Чау; Ладья; Heuer (1994). «Влияние условий распыления RF на магнитные, кристаллические и электрические свойства тонких никелевых пленок». Журнал прикладной физики . 75 (10): 5779. Bibcode : 1994Jap .... 75.5779m . doi : 10.1063/1.3555560 .

[9] Чжэнгун Цянь; Генг Ван; Sivertsen, JM; Джуди, Дж. Х. (1997). «Тонкие пленки Ni Zn Ferrite, приготовленные, обращенные к целевому распылянию». IEEE транзакции на магнитике . 33 (5): 3748–3750. Bibcode : 1997itm .... 33.3748q . doi : 10.1109/20.619559 .

[10] Орлофф, Джон (2017-12-19). Справочник по оптике заряженной частицы, второе издание . CRC Press. ISBN 9781420045550 Полем Получено 22 ноября 2014 года .

[Pubs-11] LUO, Hongmei; Ван, Донхай; Он, Джибао; Лу, Юнфенг (2005). «Магнитные тонкие пленки нанопроволоки кобальта». Журнал физической химии б . 109 (5): 1919–22. doi : 10.1021/jp045554t . PMID 16851175 .

[12] «Отделение постоянных магнитов Alnico» (PDF) . Арнольд магнитные технологии . Получено 4 ноября 2023 года .

[13] Ян, мм; Ламберт, SE; Говард, JK; Hwang, C. (1991). «Ламинированные пленки COPT CR /CR для продольной записи с низким уровнем шума». IEEE транзакции на магнитике . 27 (6): 5052–5054. Bibcode : 1991itm .... 27.5052y . doi : 10.1109/20.278737 .

[14] CD Fuerst-Eg Brewer; Brewer (1993). «Высокоподобный быстро укрепился ND-FE-B: магниты для удивления (приглашенные)». Журнал прикладной физики . 73 (10): 5751. Bibcode : 1993jap .... 73.5751f . doi : 10.1063/1,353563 .

[15] «Wondermagnet.com - магниты NDFEB, магнитный провод, книги, странная наука, необходимые вещи» . Wondermagnet.com. Архивировано из оригинала 11 февраля 2015 года . Получено 22 ноября 2014 года .

[16] Chen & Nikles 2002

[17] Bai, G.; Гао, RW; Солнце, Y.; Хан, ГБ; Ван, Б. (январь 2007 г.). «Изучение высокой наблюдательности, спеченные в NDFEB магниты». Журнал магнетизма и магнитных материалов . 308 (1): 20–23. Bibcode : 2007jmmm..308 ... 20b . doi : 10.1016/j.jmmm.2006.04.029 .

[18] Цзян, Х.; Эванс, Дж.; О'Ши, MJ; Du, Jianhua (2001). «Жесткие магнитные свойства быстро отожженных тонких пленок NDFEB на слоях буфера 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, Х.; Курихара, К.; Tatsuki, T.; Sugimoto, S.; Окада, м.; Homma, M. (октябрь 1992). «Изменения фазы и магнитные свойства SM 2 Fe 17 N x сплавов, обработанных в водород». IEEE TRANSSTARION Journal о магнетике в Японии . 7 (10): 798–804. doi : 10.1109/tjmj.1992.4565502 .

[20] Рани, Р.; Hegde, H.; Наваратна, а.; Cadieu, FJ (15 мая 1993 г.). «Высокая коэрцитивность SM 2 Fe 17 N x и связанные с ними фазы в образцах пленки разбрызгиваемых пленок». Журнал прикладной физики . 73 (10): 6023–6025. Bibcode : 1993jap .... 73.6023r . doi : 10.1063/1,353457 . INIST 4841321 .

[21] из Кампоса, MF; Landgraf, FJG; Сайто, NH; Ромеро, SA; Нейва, AC; Missell, FP; De Morais, E.; Гама, с.; Обручева, EV; Jalnin, BV (1998-07-01). «Химический состав и коэрцитивность магнитов SMCO5» . Журнал прикладной физики . 84 (1): 368–373. Bibcode : 1998jap .... 84..368d . Doi : 10.1063/1.368075 . ISSN 0021-8979 .

[22] Gaunt 1986

[23] Genish et al. 2004

[24] Коллер и прямой 1991

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]