Coercivité : la résistance d'un aimant à la démagnétisation

La coercivité est un concept central en magnétisme et décrit la capacité d'un matériau magnétique à résister à sa démagnétisation. Plus précisément, il s'agit de l'intensité du champ magnétique opposé nécessaire pour réduire l'aimantation d'un matériau à zéro.

La coercivité est un paramètre important pour évaluer la stabilité et la durabilité d'un aimant dans différentes applications.

Que signifie la coercivité?

Dans un matériau magnétisé, les moments magnétiques des atomes sont orientés dans une direction privilégiée. Si un champ magnétique externe opposé est appliqué, celui-ci tente de réduire l'aimantation du matériau. La coercivité est la mesure de l'intensité de ce champ nécessaire pour annuler complètement l'aimantation.

• Haute coercivité: Les matériaux à haute coercivité résistent à de forts champs démagnétisants et sont appelés magnétiques durs (par ex.
• Basse coercivité: Les matériaux à faible coercivité peuvent être facilement démagnétisés et sont considérés comme magnétiques doux (par exemple, le néodyme ou la ferrite).

Comment mesurer la coercivité?

La coercivité d'un matériau est généralement exprimée en kilounités par mètre (kA/m) ou en oersted (Oe) et représentée dans un diagramme en boucle d'hystérésis.

• Boucle d'hystérésis: La boucle d'hystérésis montre la relation entre l'aimantation d'un matériau (M) et le champ magnétique appliqué (H). La coercivité (H_c) est le point sur l'axe H où l'aimantation du matériau atteint zéro.
• Calcul: La coercivité peut être déterminée expérimentalement à l'aide d'un magnétomètre à vibration ou d'un analyseur à boucle d'hystérésis.

Types de coercivité

1. Coercivité intrinsèque (H_ci) :
   • Mesure la force du champ magnétique nécessaire pour détruire complètement l'aimantation dans le matériau.
   • Entre en ligne de compte pour l'évaluation des aimants permanents.
2. Coercivité technique (H_c) :
   • Relatif à l'intensité du champ nécessaire pour amener l'aimantation nette d'un matériau à zéro sans détruire la structure.
   • Est souvent mesuré pour les matériaux magnétiques doux.

Coercivité et classes de matériaux

La coercivité distingue les matériaux en deux groupes principaux :

1. Matériaux magnétiques durs :
   • Haute coercivité (>100 kA/m).
   • Restent magnétiquement stables, même lorsqu'ils sont exposés à des champs extérieurs intenses ou à des températures élevées.
   • Exemples :
     • Aimants en néodyme (H_c &gt ; 800 kA/m)
     • Samarium-Cobalt (H_c ≈ 500-600 kA/m)
     li>Aimants en ferrite (H_c ≈ 150-300 kA/m)
2. Matériaux magnétiques doux :
   • Basse coercivité (<10 kA/m).
   • Sont facilement magnétisés et démagnétisés, ce qui les rend idéaux pour les applications électromagnétiques.
   • Exemples :
     • Fer
     • Acier au silicium
     • Permalloy

Facteurs influant sur la coercivité

1. Structure cristalline : Les matériaux avec une orientation cristalline prononcée ont une coercivité plus élevée.
2. Température: La coercivité diminue généralement lorsque la température augmente, car l'énergie thermique perturbe l'ordre magnétique.
3. Pureté du matériau: Les impuretés peuvent réduire la coercivité en perturbant les interactions entre les moments magnétiques.
4. Microstructure: Les défauts, les joints de grains et d'autres propriétés structurelles influencent la stabilité de la direction de magnétisation.

Applications techniques de la coercivité

1. Aimants permanents: Les matériaux à coercivité élevée (par ex. néodyme, samarium-cobalt) sont utilisés dans les aimants permanents car ils conservent leur aimantation pendant de longues périodes, même dans des conditions extrêmes.
2. Transformateurs et moteurs électriques: Les matériaux magnétiques doux à faible coercivité sont idéaux, car ils minimisent les pertes d'énergie lors du changement de magnétisation.
3. Mémorisation magnétique des données: Dans les disques durs et autres technologies de mémorisation, la coercivité est utilisée pour stocker des informations en toute sécurité et les protéger des influences magnétiques extérieures.
4. Capteurs et actionneurs: Dans les capteurs et actionneurs, la coercivité joue un rôle dans la sensibilité et la stabilité.

Conclusion

La coercivité est un paramètre clé pour choisir le bon matériau magnétique. Les matériaux à haute coercivité offrent stabilité et longévité, tandis que ceux à faible coercivité sont optimisés pour les applications dynamiques telles que les transformateurs et les moteurs électriques. Connaître la coercivité permet d'adapter précisément les aimants à leurs domaines d'application et d'exploiter au mieux leurs performances.