Коэрцитивная сила

Коэрцити́вная си́ла, коэрцитивное поле (от лат. coercitio – удерживание), напряжённость магнитного поля ${\displaystyle H_{\text{c}}}$, необходимого для изменения намагниченности магнитного материала от значения остаточной намагниченности до нуля и имеющего знак, противоположный предшествующему намагничивающему полю. Измеряется в единицах напряжённости магнитного поля – А/м [Си (SI)] и Э (СГС).

Коэрцитивная сила показывает степень затруднения процессов намагничивания (перемагничивания) материала и является структурно-чувствительной характеристикой; она существенно зависит от дефектов кристаллической структуры, внутренних напряжений в кристалле, наличия другой фазы и её размеров. Эти структурные особенности определяет реализацию механизмов перемагничивания, магнитного гистерезиса и величину коэрцитивной силы, которая связана с эффективностью закрепления доменной стенки и, следовательно, трудностью её отрыва от места закрепления; трудностями образования зародыша с отрицательным направлением намагниченности; трудностями вращения вектора намагниченности в однодоменной частице.

Величина коэрцитивной силы магнитных материалов изменяется в широком интервале и является основанием для их деления на магнитомягкие материалы, коэрцитивная сила которых меньше 100 А/м, и магнитотвёрдые материалы (магнитожёсткие, высококоэрцитивные, сплавы для постоянных магнитов) с коэрцитивной силой больше 4,0 кА/м.

В зависимости от того, какой параметр (намагниченность или магнитную индукцию) измеряют при изменении напряжённости магнитного поля, различают коэрцитивную силу по намагниченности ${\displaystyle H_{\text{cM}}}$ или коэрцитивную силу по индукции ${\displaystyle H_{\text{cB}}}$. Поскольку ${\displaystyle B=4\pi M\pm H}$, то ${\displaystyle H_{\text{cM}}}$ больше ${\displaystyle H_{\text{cB}}}$. В постоянных магнитах на основе соединений РЗМ ${\displaystyle H_{\text{cB}}}$ достигает своего максимума, равного остаточной индукции ${\displaystyle B_{\text{r}}}$, а ${\displaystyle H_{\text{cM}}}$ достигает ${\displaystyle 4\cdot 10^{4}}$ Э (${\displaystyle 3,2\cdot 10^{3}}$ кА/м). Если при размагничивании приложено такое отрицательное магнитное поле, после снятия которого намагниченность точно равна нулю, то оно обозначается, как коэрцитивное поле по реманенцу ${\displaystyle H_{\text{cR}}}$.

Коэрцитивная сила материала зависит от его фундаментальных магнитных свойств: намагниченности насыщения ${\displaystyle M_{\text{s}}}$, константы кристаллографической магнитной анизотропии, константы магнитострикции. Для оценки потенциальных свойств материала используют условный параметр – поле анизотропии ${\displaystyle H_{\text{A}}}$, определяемый по формуле ${\displaystyle H_{\text{A}}=2K/M_{\text{s}}}$. При этом в понятие магнитной анизотропии ${\displaystyle K}$ включается как кристаллографическая магнитная анизотропия, так и анизотропия магнитоупругой энергии и анизотропия полей рассеяния.

Измерение коэрцитивной силы применяется для неразрушающего контроля качества термической обработки многих изделий из ферромагнитных сталей и сплавов.

По аналогии с ферромагнетиками термин «коэрцитивная сила» используется также для описания свойств сегнетоэлектриков; в них коэрцитивная сила измеряется в единицах напряжённости электрического поля – В/м [Си (SI)].