Магнитные свойства микропроводов с аморфной, нанокристаллической и гранулярной структурой (1097654), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Взаимодействие между микропроводами зависит от характера процессаперемагничиваниямикропроводов,составляющихсистему,отрасстояниямеждумикропроводами, частоты и амплитуды приложенного поля. Эти результаты можноиспользовать для управления магнитным откликом системы микропроводов и эффектомГМИ.-7-Показано, что, комбинируя методы получения многослойных микропроводов, можноуправлять магнитной анизотропией микропровода за счёт магнитоупругой анизотропии имагнитостатического взаимодействия между слоями.В процессе выполнения работы были найдены новые составы для полученияаморфного магнитно-мягкого микропровода с низкой температурой Кюри и с высокойтемпературной чувствительностью намагниченности, магнитной проницаемости и ГМИ ипредложены оригинальные схемы датчиков на основе микропроводов с магнитнобистабильными и магнитно-мягкими свойствами.Результаты диссертации могут быть использованы для разработки новых композитныхматериалов и различных датчиков на их основе с рекордной, для датчиков на классическихпринципах, чувствительностью и новыми функциональными возможностями.
Кроме того,такие материалы могут быть использованы в новых разрабатываемых устройствахэлектроники и спинтроники.Апробацияработы.Основныерезультатыдиссертационнойработыбылипредставлены на 84 российских и международных конференциях в виде 154 стендовых,устных и приглашенных докладов, в частности на следующих: ХVIII Всесоюзнойконференции по физике магнитных явлений (Калинин, 1988), III, IV, V, VIII InternationalWorkshop on Non-crystalline materials (Madrid 1994, Santiago 1997, Bilbao, Spain, 2000, Gijon2007 Spain), 6th, 7th European Conferences on Magnetic Materials and their Application (Vienna,Austria, 1995, Zaragoza, Spain, 1998), 9-th, 11-th International Conference on Rapidly Quenchedand Metastable Materials, (Bratislava, Slovak republic 1996, Oxford, UK, 2002), 12-th, 13-th, 14th, 15-th, 19-th International conference on Soft Magnetic materials, SMM (Cracow, Poland, 1995,Grenoble, France, 1997, Balatonfured, Hungary, 1999, Bilbao Spain 2001, Torino, Italy, 2009), 1st, 2nd, 3-d, 4-th European Conference on Magnetic Sensors & Actuators, EMSA, (Iasi, Romania,1996, Sheffield, UK, 1998, Dresden, Germany, 2000, Athens, Greece, 2002), 3-d Euroconferenceon Magnetic Properties of Fine Particles and their Relevance to Material Science, (Barcelona,Spain, October 19th - 22nd , 1999), 1-st, 2-nd и 3-d Joint European Magnetic Symposiums JEMS(Grenoble, France August 28-31, 2001, Dresden Germany 2004, San Sebastián, Spain 2006); 43th,44-th, 47-th, 52-d Annual Conference on Magnetism & Magnetic Materials (Miami 1998; San Jose1999, Tampa 2002, Tampa 2007, USA), MRS Spring Meeting, (2001San Francisco), 1-st, 2-nd, 3d Seeheim Conference on Magnetism, SCM ( 2001, 2003, 2005), 4th, 6-thInternationalSymposium on Hysteresis and Micromagnetic Modelling, (Salamanca, España,2003, Napoles, Italy,2007) , International Symposium on Metastable, Amorphous and Nanostructured Materials,ISMANAM Conference ( Greece 2007), International Conference on Magnetic Materials (ICMM-8-2007), (Calcutta, India, 2007), European Materials Research Symposium (EMRS-2007) (Strasburg,France), Smart Systems Integration, (Brussels , 2009), Intermag Conferencies (San-Francisco, USA,1998; Kyongiu, Korea, 1999; Toronto, Canada 2000; Amsterdam, Netherlands, 2002; Boston, USA,2003;Nagoya, Japan, 2005; Sacramento, USA 2009), Moscow International Symposium onMagnetism (Moscow, 1999, 2002, 2005, 2008), International conference “Trends in Magnetism”EASTMAG (Krasnoyarsk 2004; Kazan 2006), International Conference on Magnetism (Rome,Italy, 2003, Kyoto, Japan, 2006, Germany, 2009), Progress In Electromagnetic ResearchSymposium (PIERS) (Hangzhou, China,2008, Moscow, Russia, 2009),17-th InternationalConference on Composites/Nano Engineering (ICCE – 17, Hawaii, USA), Euromat conference2009 (Glasgow, September 2009, UK).Публикации: Основные результаты диссертации опубликованы в монографии, 4главах в книгах, 112 статьях и 4 патентах на изобретения, список которых приведен в концеавтореферата.
Всего по теме диссертации опубликовано 269 статей в периодическихизданиях, монография, 10 глав в книгах и 6 патентов на изобретения.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав изаключения. Общий объем работы 317 страниц, включая 148 рисунков и 5 таблиц. Списокцитированной литературы содержит 260 наименований.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИВо введении обосновывается актуальность работы, формулируются цели и задачи работы,отмечается новизна и практическая значимость работы, приводятся положения, выносимыена защиту, даются сведения об апробации работы, кратко излагается структура и содержаниеработы.Первая глава обобщает известные в литературе работы по магнитным свойствам аморфныхи нанокристаллических магнитных материалов, основным свойствам микропровода, и егоместу в ряду аморфных и нанокристаллических магнитных материалов, обсуждаются методыизготовления микропровода и факторы, влияющие на структуру и физические свойствамикропровода.Во второй главе дается краткое изложение метода получения и термообработкиисследуемыхмикропроводов,особенностейразработанныхметодикиописаниеиспользованных методов для исследования магнитных свойств микропровода с аморфной,нанокристалличексой и гранулярной структурами.В случае аморфного микропровода были получены и исследованы эвтектическиесоставы на основе Co и/или Fe с добавками других переходных металлов (Ni, Mn) и-9-металлоидов (B, Si, C...), такие какFe74B13Si11C2, Co69-xMn6+xSi10B15 (0 ≤x ≤ 1), ранееисследованный состав Co67Fe3.85Ni1.45B11.5Si14.5Mo1.7 и другие.
При этом геометрия провода,характеризуемая отношением диаметра металлической жилы, dм,к общему диаметрумикропровода, D, варьировалась путем контроля параметров процесса получения.Отношение ρ= dм/ D в большинстве случаев варьировалось в пределах от 0,1 до 0,98.Влияние нанокристаллиации на магнитные свойства было изучено в микропроводахсистем Fe-Cu-Nb-Si-B (сплавы типа Finemet) и Fe79Hf7B12Si2. В большинстве случаев висходном состоянии (непосредственно после разливки) микропровода имели аморфнуюструктуру и их нанокристаллизация происходила после отжига.
Также были приготовленыобразцы микропровода составов Cu70(Co70Fe5Si10B15)30 и Cu50(Fe69Si10B16C5)50, которые имелисмешаннуюаморфно-кристаллическуюструктуру.Дляполучениянаногранулярныхмикропроводов использовались сплавы с ограниченной растворимостью компонентов, такиекак Co29Ni25Mn1Cu45, Co-Cu, Cu-Fe. Это приводило к формированию мелких частиц(суперпарамагнитных) в парамагнитной Cu матрице.Термообработка образцов, приводящая в числе прочего к релаксации внутреннихнапряжений,являетсямикропровода.Дляэффективнымметодомнанокристаллическихуправленияимагнитныминаногранулярныхсвойствамимикропроводовтермообработка является одним из основных этапов приготовления образцов, так как онаприводит к нанокристаллизации за счет зарождения значительного количества кристаллитовс диаметром зёрен не превышающим 10-20 нм.
Термообработка выполнялась как в печи, таки при пропускании через образец электрического тока за счет эффекта Джоуля, в рядеслучаев в присутствии внешних напряжений и/или магнитного поля,что позволялонаводить магнитную анизотропию.Дляисследованияструктурыифазовогосоставаисследуемыхобразцовиспользовались методы рентгеновской дифракции, рассеяния нейтронов, сканирующей ипросвечивающей электронной микроскопии.Для магнитных измерений использовался индукционный метод как с фиксированнойдлинной, так и с короткой измерительной катушкой, двигающейся вдоль микропровода, атакже коммерческие вибрационные магнитометры PPMS-9 (с магнитным полем до 9 Т),магнитометр, изготовленный на базе электромагнита марки LDJ с источником питания Powersupply 9300 для измерений при комнатной температуре.Магнитосопротивление измерялось с помощью вибрационного магнитометра PPMS-9(с магнитным полемдо 9 Т) с опцией QD-P310A,позволяющей вращение образцаотносительно магнитного поля от сверхпроводящего соленоида, с тем, чтобы ось образца- 10 -была ориентирована вдоль магнитного поля.
Применялась 4 точечная схема измерениясопротивления.Для измерений магнитострикции аморфного микропровода мы использовали метод«малоуглового вращения намагниченности» [1].Динамика границ доменов была исследована модифицированным методом СикстусаТонкса [2] с двумя и тремя приемными катушками.Измерения ГМИ (гигантского магнито-импеданса) проводилисьс помощьючетырехточечного метода, когда с помощью источника переменного тока на образецподавался переменный ток (амплитуда которого поддерживалась постоянной) и измерялсяимпеданс образца (абсолютное значение импеданса и отношение импеданса, ∆Z/Z).Использование анализатора спектров Network/Spectrum/Impedance Analyzer HP4395Aи специально сконструированной измерительной ячейки с минимальными сопротивлением ииндуктивностью подводящих проводов, позволило измерять импеданс, его действительнуюи мнимую части в частотном диапазоне до 500 МГц. Анизотропия приводит к тензорномувиду магнитной проницаемости и, соответственно, поверхностного импеданса.
Тензорныйхарактер магнитоимпеданса может приводить к отклику на концах катушки индуктивности,окружающей проводник и соосной с ним. Для практического применения в датчикахнеобходимо иметь антисимметричную зависимость недиагональной компоненты тензораимпеданса, ςϕz, от магнитного поля, H. Кроме того, виспользованиеимпульсноговозбуждения,чемдатчиках предпочтительнееиспользованиесинусоидальноговозбуждающего сигнала из-за более простой электронной схемы и более низкойпотребляемой мощности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
