Coercitività

In scienza dei materiali, la coercitività, chiamato anche il campo coercitivo, di un materiale ferromagnetico è l’intensità del campo magnetico applicato necessaria per ridurre la magnetizzazione del materiale a zero dopo la magnetizzazione del campione è stato guidato a saturazione. La coercitività viene solitamente misurata in unità oersted o ampere / metro ed è indicata con HC.

Quando il campo coercitivo di un ferromagnete è grande, si dice che il materiale sia un magnete duro o permanente. I magneti permanenti trovano applicazione nei motori elettrici, nei supporti di registrazione magnetici (ad esempio dischi rigidi, floppy disk o nastri magnetici) e nella separazione magnetica. Un ferromagnete con un campo coercitivo basso è detto di essere morbido e può essere utilizzato in dispositivi a microonde, schermatura magnetica, trasformatori o testine di registrazione.

Coercitività può essere misurata utilizzando un analizzatore BH.

• 1 determinazione Sperimentale
• 2 Teoria
• 3 Significato
• 4 Riferimenti

Determinazione sperimentale

in Genere la coercitività di un materiale magnetico è determinato da misurazione del ciclo di isteresi o curva di magnetizzazione, come illustrato in figura. L’apparecchio utilizzato per acquisire i dati è in genere un campione vibrante o un magnetometro a gradiente alternato. Il campo applicato in cui i dati (chiamati curva di magnetizzazione) attraversano lo zero è la coercitività. Se nel campione è presente un solido antiferromagnetico, le coercitività misurate nei campi crescente e decrescente possono essere disuguali come risultato dell’effetto di bias di scambio.

La coercitività di un materiale dipende dalla scala temporale su cui viene misurata una curva di magnetizzazione. La magnetizzazione di un materiale misurato a un campo invertito applicato che è nominalmente più piccolo della coercitività può, su una scala di tempo lunga, lentamente strisciare a zero. Il creep si verifica quando l’inversione della magnetizzazione per movimento della parete del dominio viene attivata termicamente ed è dominata dalla viscosità magnetica. Il valore crescente della coercitività alle alte frequenze è un serio ostacolo all’aumento delle velocità di trasmissione dati nella registrazione magnetica ad alta larghezza di banda, aggravato dal fatto che una maggiore densità di archiviazione richiede tipicamente una maggiore coercitività nei media.

Teoria

Nel campo coercitivo, la componente vettoriale della magnetizzazione di un ferromagnete misurata lungo la direzione del campo applicata è zero. Esistono due modalità primarie di inversione della magnetizzazione: rotazione e movimento della parete del dominio. Quando la magnetizzazione di un materiale si inverte per rotazione, il componente di magnetizzazione lungo il campo applicato è zero perché il vettore punta in una direzione ortogonale al campo applicato. Quando la magnetizzazione inverte per movimento della parete del dominio, la magnetizzazione netta è piccola in ogni direzione vettoriale perché i momenti di tutti i singoli domini si sommano a zero. Le curve di magnetizzazione dominate dalla rotazione e dall’anisotropia magnetocristallina si trovano in materiali magnetici relativamente perfetti utilizzati nella ricerca fondamentale. Il movimento della parete del dominio è un meccanismo di inversione più importante nei materiali ingegneristici reali poiché difetti come i confini del grano e le impurità fungono da siti di nucleazione per i domini di magnetizzazione inversa. Il ruolo delle pareti di dominio nel determinare la coercitività è complesso poiché i difetti possono bloccare le pareti di dominio oltre a nuclearle. La dinamica delle pareti del dominio nei ferromagneti è simile a quella dei confini del grano e della plasticità nella metallurgia poiché sia le pareti del dominio che i confini del grano sono difetti planari.

Significato

Come per qualsiasi processo isteretico, l’area all’interno della curva di magnetizzazione durante un ciclo è il lavoro che viene eseguito sul magnete. I processi dissipativi comuni nei materiali magnetici includono la magnetostrizione e il movimento della parete del dominio. La coercitività è una misura del grado di isteresi magnetica e quindi caratterizza la perdita di materiali magnetici morbidi per le loro applicazioni comuni.

La quadratura (M(H=0)/Ms) e la coercitività sono cifre di merito per i magneti duri, sebbene il prodotto energetico (saturazione magnetizzazione volte coercitività) sia più comunemente citato. Gli anni 1980 hanno visto lo sviluppo di magneti al boruro di terre rare con prodotti ad alta energia ma temperature Curie indesiderabilmente basse. Dal 1990 sono stati sviluppati nuovi magneti rigidi a molla di scambio con elevate coercitività.

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