?什么是矯頑力
什么是矯頑力
矯頑力(coercivity)也稱(chēng)為矯頑性或保磁力，是磁性材料的特性之一，是指在磁性材料已經(jīng)磁化到磁飽和后，要使其磁化強(qiáng)度減到零所需要的磁場(chǎng)強(qiáng)度。矯頑力代表磁性材料抵抗退磁的能力，會(huì)用HC的符號(hào)表示，單位為A/m(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制)或Oe(高斯單位制)。矯頑力可以用磁強(qiáng)計(jì)或是B-H分析儀量測(cè)。
若鐵磁性材料(包含亞鐵磁性材料)的矯頑力大，則稱(chēng)為硬磁性，可以用來(lái)作為******磁鐵的材料。******磁鐵可以用在馬達(dá)、磁性?xún)?chǔ)存媒體(如硬盤(pán)、磁盤(pán)片或磁帶)、及礦石處理中的磁性分離器。
矯頑力小的鐵磁性材料則稱(chēng)為軟磁性，可以用在變壓器及電感器的鐵芯，磁性?xún)?chǔ)存媒體的讀寫(xiě)頭(英語(yǔ)：recording head)、微波設(shè)備及電磁屏蔽(英語(yǔ)：Electromagnetic shielding)設(shè)備中。
磁性材料的矯頑力一般是用量測(cè)磁滯曲線(也稱(chēng)為磁化曲線)來(lái)求得。采集數(shù)據(jù)的儀器一般會(huì)用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(英語(yǔ)：vibrating sample magnetometer)或是交變梯度磁強(qiáng)計(jì)，當(dāng)量測(cè)到的磁通密度數(shù)據(jù)為零時(shí)，對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度即為矯頑力。若様品中含有鐵磁性材料，在磁場(chǎng)增加及減少時(shí)，所量測(cè)到的矯頑力會(huì)不同，這是因?yàn)榻粨Q偏置場(chǎng)(英語(yǔ)：exchange bias)效應(yīng)的結(jié)果。
材料量測(cè)到的矯頑力也和量測(cè)磁化曲線過(guò)程花的時(shí)間有關(guān)。一磁體材料在一反向磁場(chǎng)中量到的磁化強(qiáng)度會(huì)小于矯頑力，而且若長(zhǎng)期在相同條件下量測(cè)，其值會(huì)馳豫(relaxation)至零。馳豫現(xiàn)象是因?yàn)榇女犜诜聪虼艌?chǎng)下因熱產(chǎn)生的效應(yīng)，而且受磁粘滯系數(shù)(magnetic viscosity)的影響[1]。有些材料的矯頑力會(huì)隨頻率而增加，這是高帶寬(英語(yǔ)：bandwidth (computing))磁性?xún)?chǔ)存設(shè)備要提高資料速度的一大障礙，因?yàn)橐黾觾?chǔ)存密度也就意味著儲(chǔ)存設(shè)備要有更高的矯頑力。
軟鐵磁性材料及硬鐵磁性材料的矯頑力
鐵磁性材料的“硬度”隨著晶體變大而增加
隨著平滑程度及玻璃質(zhì)程度增加而減少
|
材料 |
矯頑力 |
|
[.1Mn:]6Fe:27Ni:Mo, 超合金 |
0.002(0.16) |
|
Fe:4Ni, 透磁合金 |
0.01–1(0.8-80) |
|
.9995 鐵 |
0.05–470(4-37,000) |
|
11Fe:Si，硅鋼 |
0.4–0.9(32-72) |
|
熟鐵 (1896) |
2（160) |
|
.99 鎳 |
0.7–290(56-23,000) |
|
ZnxFeNi1-xO3, |
15–200(1200-16,000) |
|
2Fe:Co[10], 磁鐵桿 |
240(19,000) |
|
>.99 鈷 |
10-900(800-72,000) |
|
6Al:18Fe:8Co:Cu:6Ni– |
640–2000(51,000-1.6*105) |
|
Cr:Co:Pt, |
1700 (1.4*105) |
|
2Nd:14Fe:B，釹鐵硼磁鐵 |
10,000–12,000 ((8-9.5)*105) |
|
12Fe:13Pt, Fe48Pt52 |
12,300 (9.8*105) |
|
?(Dy,Nb,Ga,Co):2Nd:14Fe:B |
25,600/–26,300 (2*106) |
|
2Sm:17Fe:3N，釤-鐵-氮（10 K） |
<500–35,000 (40,000-2.8*106) |
|
Sm:5Co，釤鈷磁鐵 |
40,000 (3.2*106) |
若一鐵磁性材料放在有矯頑力的外加磁場(chǎng)中，磁化強(qiáng)度延著外加磁場(chǎng)方向的分量為零。有二種磁化反轉(zhuǎn)(英語(yǔ)：magnetization reversal)的方式：?jiǎn)斡?英語(yǔ)：single domain (magnetic))旋轉(zhuǎn)及磁疇壁(英語(yǔ)：Domain wall (magnetism))運(yùn)動(dòng)。當(dāng)材料的磁化強(qiáng)度因單域旋轉(zhuǎn)而反向時(shí)，磁化強(qiáng)度延著外加磁場(chǎng)方向的分量為零，磁化強(qiáng)度會(huì)垂直外加磁場(chǎng)。當(dāng)材料的磁化強(qiáng)度因磁疇壁運(yùn)動(dòng)而反向時(shí)，所有小磁疇的磁化強(qiáng)度總和接近零，總磁化強(qiáng)度非常小。在一些基礎(chǔ)研究中用到，較理想的磁性材料，其磁化強(qiáng)度主要是由單域旋轉(zhuǎn)及磁晶各向異性(英語(yǔ)：magnetocrystalline anisotropy)所影響[23]。
在實(shí)際工程使用的磁性材料中，雜質(zhì)(英語(yǔ)：Impurity)及晶界(英語(yǔ)：grain boundary)是反向磁化磁域的成核來(lái)源，此時(shí)磁化強(qiáng)度反向主要由磁疇壁運(yùn)動(dòng)來(lái)控制。不過(guò)磁疇壁運(yùn)動(dòng)在矯頑力中的影響相當(dāng)復(fù)雜，因此晶體缺陷可能是成核來(lái)源，但也可能固定住磁疇壁。磁疇壁在鐵磁性材料中角色類(lèi)似晶界在塑性變形中的角色，因?yàn)榇女牨诤途Ы缍紝儆诰w缺陷中的面缺陷。
若是材料有磁滯現(xiàn)象且已被磁化，在磁化曲線內(nèi)的面積即為對(duì)材料施加反向外加磁場(chǎng)，使材料有反向磁化強(qiáng)度所需要的功，此能量*后會(huì)以熱能的形式散失。磁性材料中常見(jiàn)的耗散過(guò)程包括磁致伸縮及磁疇壁的運(yùn)動(dòng)。矯頑力可以用來(lái)度量磁滯程度的多寡，也可以作為軟鐵磁性材料一般應(yīng)用中損失的一個(gè)指標(biāo)。
磁性材料的方形度(squareness)是剩磁除以矯頑力的商，硬鐵磁性材料的方形度及矯頑力二者是硬鐵磁性材料的二個(gè)重要性能指標(biāo)，不過(guò)二者的乘積磁能積則更常提及。