Tvång

i materialvetenskap är koerciviteten, även kallad tvångsfältet, av ett ferromagnetiskt material intensiteten hos det applicerade magnetfältet som krävs för att minska magnetiseringen av det materialet till noll efter att magnetiseringen av provet har drivits till mättnad. Koercivitet mäts vanligtvis i oersted eller ampere/meter enheter och betecknas HC.

när en ferromagnets tvångsfält är stort sägs materialet vara en hård eller permanent magnet. Permanentmagneter hitta tillämpning i elmotorer, magnetiska inspelningsmedier (t.ex. hårddiskar, disketter eller magnetband) och magnetisk separation. En ferromagnet med ett lågt tvångsfält sägs vara mjukt och kan användas i mikrovågsenheter, magnetisk avskärmning, transformatorer eller inspelningshuvuden.

Koercivitet kan mätas med hjälp av en B-H-analysator.

• 1 experimentell bestämning
• 2 teori
• 3 betydelse
• 4 Referenser

experimentell bestämning

typiskt bestäms koerciviteten hos ett magnetiskt material genom mätning av hystereslingan eller magnetiseringskurvan som illustreras i figuren. Apparaten som används för att förvärva data är typiskt ett vibrerande prov eller alternerande gradientmagnetometer. Det tillämpade fältet där data (kallas en magnetiseringskurva) korsar noll är koerciviteten. Om ett antiferromagnetiskt fast ämne är närvarande i provet kan de koerciviteter som mäts i ökande och minskande fält vara ojämlika som ett resultat av utbytesförskjutningseffekten.

ett materials koercivitet beror på den tidsskala över vilken en magnetiseringskurva mäts. Magnetiseringen av ett material uppmätt vid ett applicerat omvänd fält som är nominellt mindre än koerciviteten kan, över en lång tidsskala, långsamt krypa till noll. Krypning uppstår när återföring av magnetisering genom domänväggsrörelse är termiskt aktiverad och domineras av magnetisk viskositet. Det ökande värdet av koercivitet vid höga frekvenser är ett allvarligt hinder för ökningen av datahastigheter i magnetisk inspelning med hög bandbredd, förvärras av det faktum att ökad lagringstäthet vanligtvis kräver en högre koercivitet i media.

teori

vid tvångsfältet är vektorkomponenten i magnetiseringen av en ferromagnet mätt längs den applicerade fältriktningen noll. Det finns två primära lägen för magnetiseringsomvandling: rotation och domänväggsrörelse. När magnetiseringen av ett material vänder genom rotation är magnetiseringskomponenten längs det applicerade fältet noll eftersom vektorn pekar i en riktning ortogonal mot det applicerade fältet. När magnetiseringen vänder sig genom domänväggsrörelse är nätmagnetiseringen liten i varje vektorriktning eftersom momenten för alla enskilda domäner summerar till noll. Magnetiseringskurvor dominerade av rotation och magnetokristallin anisotropi finns i relativt perfekta magnetiska material som används i grundforskning. Domain wall motion är en viktigare reverseringsmekanism i verkliga tekniska material eftersom defekter som korngränser och föroreningar fungerar som kärnbildningsställen för omvända magnetiseringsdomäner. Domänväggarnas roll vid bestämning av koercivitet är komplex eftersom defekter kan fästa domänväggar förutom att kärnbilda dem. Dynamiken hos domänväggar i ferromagneter liknar den för korngränser och plasticitet i metallurgi eftersom både domänväggar och korngränser är plana defekter.

betydelse

som med alla hysteretiska processer är området inuti magnetiseringskurvan under en cykel arbete som utförs på magneten. Vanliga dissipativa processer i magnetiska material inkluderar magnetostriktion och domänväggsrörelse. De tvång är ett mått på graden av magnetisk hysteres och kännetecknar därför förlusten av mjuka magnetiska material för deras vanliga tillämpningar.

squareness (M(H=0)/Ms) och coercivity är siffror för meriter för hårda magneter även om energiprodukt (mättnadsmagnetiseringstider coercivity) oftast citeras. På 1980-talet utvecklades sällsynta jordartsmagneter med höga energiprodukter men oönskat låga Curie-temperaturer. Sedan 1990-talet har nya växelfjäderhårdmagneter med hög koercivitet utvecklats.

• jd Livingston, “en översyn av tvångsmekanismer,” J. Appl. Phys. 52, 2541 (1981).
• R. V. Lapshin, “analytisk modell för approximation av Hysteres loop och dess tillämpning på skanningstunnelmikroskopet”, granskning av vetenskapliga instrument, volym 66, nummer 9, sidorna 4718-4730, 1995.
• Min Chen Och David E. Nikles,” syntes, självmontering och magnetiska egenskaper hos FexCoyPt100-x-ynanopartiklar, ” Nano Lett. 2, 211 -214 (2002).