Tvang

i materialevidenskab er koerciviteten, også kaldet tvangsfeltet, af et ferromagnetisk materiale intensiteten af det anvendte magnetfelt, der kræves for at reducere magnetiseringen af dette materiale til nul, efter at magnetiseringen af prøven er drevet til mætning. Koercivitet måles normalt i oersted eller ampere/meter enheder og betegnes HC.

når tvangsfeltet for en ferromagnet er stort, siges materialet at være en hård eller permanent magnet. Permanente magneter finder anvendelse i elektriske motorer, magnetiske optagemedier (f.eks. harddiske, disketter eller magnetbånd) og magnetisk adskillelse. En ferromagnet med et lavt tvangsfelt siges at være blødt og kan bruges i mikrobølgeenheder, magnetisk afskærmning, transformere eller optagehoveder.

koercivitet kan måles ved hjælp af en B-H analysator.

• 1 eksperimentel bestemmelse
• 2 teori
• 3 Betydning
• 4 referencer

eksperimentel bestemmelse

typisk bestemmes koerciviteten af et magnetisk materiale ved måling af hysteresesløjfen eller magnetiseringskurven som illustreret i figuren. Apparatet, der bruges til at erhverve dataene, er typisk en vibrerende prøve eller alternerende gradient magnetometer. Det anvendte felt, hvor dataene (kaldet en magnetiseringskurve) krydser nul, er koerciviteten. Hvis et antiferromagnetisk fast stof er til stede i prøven, kan de tvang, der måles i stigende og faldende felter, være ulige som et resultat af udvekslingsbiaseffekten.

et materiales koercivitet afhænger af den tidsskala, over hvilken en magnetiseringskurve måles. Magnetiseringen af et materiale målt ved et anvendt omvendt felt, som nominelt er mindre end koerciviteten, kan over en lang tidsskala langsomt krybe til nul. Kryb opstår, når reversering af magnetisering ved domænevægsbevægelse aktiveres termisk og domineres af magnetisk viskositet. Den stigende værdi af koercivitet ved høje frekvenser er en alvorlig hindring for stigningen i datahastigheder i magnetisk optagelse med høj båndbredde, forstærket af det faktum, at øget lagertæthed typisk kræver en højere koercivitet i medierne.

teori

ved tvangsfeltet er vektorkomponenten af magnetiseringen af en ferromagnet målt langs den anvendte feltretning nul. Der er to primære former for magnetisering reversering: rotation og domæne væg bevægelse. Når magnetiseringen af et materiale vendes ved rotation, er magnetiseringskomponenten langs det påførte felt nul, fordi vektoren peger i en retning vinkelret på det påførte felt. Når magnetiseringen vender tilbage ved domænevægsbevægelse, er nettomagnetiseringen lille i hver vektorretning, fordi øjeblikke for alle de enkelte domæner summen til nul. Magnetiseringskurver domineret af rotation og magnetokrystallinsk anisotropi findes i relativt perfekte magnetiske materialer, der anvendes i grundforskning. Domæne væg bevægelse er en vigtigere reverseringsmekanisme i ægte tekniske materialer, da defekter som korngrænser og urenheder tjener som nukleationssteder for reverserede magnetiseringsdomæner. Domænevæggenes rolle i bestemmelsen af koercivitet er kompleks, da defekter kan fastgøre domænevægge ud over at nukleere dem. Dynamikken i domænevægge i ferromagneter svarer til den for korngrænser og plasticitet i metallurgi, da både domænevægge og korngrænser er plane defekter.

Betydning

som med enhver hysteretisk proces er området inde i magnetiseringskurven under en cyklus arbejde, der udføres på magneten. Fælles dissipative processer i magnetiske materialer omfatter magnetostriktion og domæne væg bevægelse. Koerciviteten er et mål for graden af magnetisk hysterese og karakteriserer derfor tab af bløde magnetiske materialer til deres almindelige anvendelser.

firkanten(M (H=0)/Ms) og koercivitet er tal for fortjeneste for hårde magneter, selvom energiprodukt (mætningsmagnetiseringstider koercivitet) oftest citeres. I 1980 ‘ erne oplevede udviklingen af sjældne jordarters boridmagneter med høje energiprodukter, men uønsket lave Curie-temperaturer. Siden 1990 ‘ erne nye udveksling foråret hårde magneter med høj tvang er blevet udviklet.

• J. D. Livingston, “en gennemgang af koercivitetsmekanismer,” J. Appl. Phys. 52, 2541 (1981).
• R. V. Lapshin,” analytisk model til tilnærmelse af hysteresesløjfe og dens anvendelse på scanningstunnelmikroskopet”, gennemgang af videnskabelige instrumenter, bind 66, nummer 9, Side 4718-4730, 1995.
• min Chen og David E. Nikles,” syntese, selvmontering og magnetiske egenskaber af Fekscoypt100-ynanopartikler, ” Nano Lett. 2, 211 -214 (2002).