Диссертация (1102846), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Влияние факторов, определяющих формирование магнитных свойстваморфных ферромагнитных микропроводовКак было подробно изложено в литературном обзоре (Главе 1) одной из основныхмагнитный энергий, формирующих микромагнитную структуру аморфного ферромагнитногомикропровода в стеклянной оболочке и, как следствие, его магнитные свойства, являетсямагнитоупругая энергия, определяемая величиной и распределением внутренних механическихнапряжений и коэффициентом магнитострикции.
Однако сам коэффициент магнитострикциитакже зависит от величины внутренних механических напряжений, что приводит к сложнойвзаимосвязи между факторами, определяющими микромагнитную структуру.В этой главе исследуется раздельное и совместное влияние факторов, определяющихособенности магнитных свойств, а именно:- влияние внутренних механических напряжений, связанных с различием коэффициентовтеплового расширения металла и стекла, на коэффициент магнитострикции микропровода,- влияние геометрических параметров микропровода на его магнитные свойства,- влияние релаксации закалочных напряжений вследствие отжига на коэффициентмагнитострикции и его магнитные свойства.3.1 Влияние внутренних механических напряжений, связанных с различиемкоэффициентов теплового расширения металла и стекла, на коэффициентмагнитострикции насыщения микропроводовВеличина коэффициента магнитострикции была исследована для микропроводов,металлическая жила которых была изготовлена из сплавов на основе FeCo и FeCoNi [119, 120].Диаметр металлической жилы, d, варьировался от 9 до 22,2 мкм, а отношение диаметраметаллической жилы к полному диаметру микропровода в стеклянной оболочке d/D составлялоот 0,38 до 0,92.
Параметры всех исследуемых в данном пункте образцов содержатся в таблице3.1.Таблица3.1.Параметрыобразцовмикропроводов,длякоторыхпроводилосьисследование величины коэффициента магнитострикцииДиаметрСоотношениеметаллической жилы, dдиаметров,[мкм]d/DFe3.83Co66.94Ni1.44B11.51Si14,59Mo1.6919,40,88Fe4Co68.7Ni1B13Si11Mo2.3170,72Химический состав металлической жилымикропровода53Fe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.66Fe67.5Co7.5B15Si10Fe52.5Co22.5B15Si1022,20,9216,40,75160,7616,60,7712,40,79180,8318,40,87Типичная зависимость измеряемой величины коэффициента магнитострикции отпорядкового номера измерения дана на рисунке 3.1 для микропровода с металлической жилойсостава Fe67.5Co7.5B15Si10 и представляет собой набор значений, близких к средней постояннойвеличине.
В качестве значения коэффициента магнитострикции для определенного образцамикропровода берется среднее значение коэффициента магнитострикции, определяемое каксумма всех полученных значений, деленная на количество проведенных измерений(максимальный номер измерения). В данном случае средняя величина коэффициентамагнитострикции составила 22,9*10-6.Рис.3.1 График зависимости величины коэффициента магнитострикции от номераизмерения для микропровода состава Fe67.5Co7.5B15Si10 (d=16,6 мкм, D=21,6 мкм, d/D=0,77).Значения коэффициента магнитострикции были найдены для микропроводов различныхсоставов и для различных соотношений диаметров d/D, что соответствует различныммеханическим напряжениям, создаваемым стеклянной оболочкой. Для микропровода составаFe3.83Co66.94Ni1.44B11.51Si14,59Mo1.69микропровода.Средниесd/D=0.88значениябылоизмеренныхизмеренотрикоэффициентовразличныхотрезкамагнитострикции54составляют:-0,47×10-6,-0,31*10-6и-0,39*10-6.Усредняязначениекоэффициентамагнитострикции по образцам, получаем величину -0,39*10-7 для микропровода составаFe3.83Co66.94Ni1.44Si14,59Mo1.69 с соотношением диаметров, равным 0,88.Для другого микропровода из сплава на основе FeCoNi, измеренное значениекоэффициента магнитострикции получилось больше по абсолютному значению, но таким же познаку.
Среднее значение коэффициента магнитострикции для микропровода составаFe4Co68.7Ni1B13Si11Mo2.3 с соотношением диаметров d/D=0,72 получилось равным -1,05*10-6.Для микропровода Fe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.66 (d/D=0,92) измеренное значениекоэффициента магнитострикции составило -0,46*10-6.Описанные выше микропровода очень близки друг к другу по составу металлическойжилы, однако различаются соотношением диаметров d/D. Следовательно, можно рассмотретьзависимость значения коэффициента магнитострикции от отношения диаметра металлическойжилы к диаметру микропровода в стеклянной оболочке.
Для микропроводов составовFe3.83Co66.94Ni1.44Si14,59Mo1.69 и Fe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.66 соотношения диаметров d/Dблизки друг к другу и составляют 0,88 и 0,92, соответственно. Для этих микропроводовзначения коэффициента магнитострикции близки также близки друг к другу (-0,39*10-6 и 0,45*10-6) и меньше по абсолютному значению по сравнению с величиной коэффициентамагнитострикции-1,05*10-6длямикропроводасметаллическойжилойизсплаваFe4Co68.7Ni1B13Si11Mo2.3, для которого соотношение диаметров равно 0,72. Таким образом,можно сделать вывод, что увеличение соотношения d/D (то есть уменьшение толщиныстеклянной оболочки),а,соответственно,и уменьшениемеханических напряжений,возникающих в результате разных коэффициентов теплового расширения металла и стекла (тоесть из-за наличия стеклянной оболочки), ведет к увеличению коэффициента магнитострикциив случае отрицательного значения (то есть уменьшению по абсолютному значению) длясплавов на основе FeCoNi.
Это дает основу предположить, что уменьшение напряжений(например, при их релаксации) может привести к тому, что коэффициент магнитострикцииможет стать равным нулю, или положительным, в случае значительной релаксациинапряжений. Подробно результаты исследования по данному вопросу описаны в пункте 3.4.Микропровод состава Fe67.5Co7.5B15Si10 был изготовлен с различными соотношениямидиаметров металлической жилы и полного диаметра микропровода в стеклянной оболочке:- d=16,6 мкм, d/D=0,77;- d=16 мкм, d/D=0,76;- d=16,4 мкм, d/D=0,75.55Измеренное значение коэффициента магнитострикции микропроводов с металлическойжилой из сплава Fe67.5Co7.5B15Si10 положительно по знаку и больше по абсолютному значению,чем для ранее исследованных образцов микропроводов из сплава на основе FeCoNi.СреднеезначениекоэффициентамагнитострикциидляобразцамикропроводаFe67.5Co7.5B15Si10 с параметрами d=16,6 мкм и d/D=0,77 составило 12,4*10-6, для образца сдиаметром d=16 мкм и d/D=0,76 - 22,97*10-6, а для микропровода, имеющего диаметрметаллической жилы и соотношение d/D=0,75 величина коэффициента магнитострикциисоставила 18,6*10-6.
Все упомянутые выше значения коэффициентов магнитострикции длямикропроводов из сплавов на основе FeCoNi и FeCo представлены в таблице 3.2.Как можно видеть из сравнения полученных значений коэффициентов магнитострикции,небольшое изменение соотношения диаметров микропроводов на основе сплава из FeCo неприводит к появлению определенной зависимости коэффициента магнитострикции. Это можнообъяснить достаточно большим значением коэффициента магнитострикции для микропроводовсостава Fe67.5Co7.5B15Si10. Следовательно, внутренние напряжения, изменяющиеся приизменении соотношения диаметров металлической жилы и всего микропровода в стекляннойоболочке малы для оказания значительного влияния на коэффициент магнитострикции.Также были исследованы микропровода состава Fe52.5Co22.5B15Si10 со следующимипараметрами:- d=12,4 мкм, d/D=0,79;- d=18 мкм, d/D=0,83;- d=18,4 мкм, d/D=0,87.Среднее значение коэффициента магнитострикции для микропровода с d/D=0,79 равно14,6*10-6.
Полученная величина коэффициента магнитострикции для образца микропроводатого же состава, но с соотношением d/D=0,83 составила 17,9*10-6. А для микропроводаFe52.5Co22.5B15Si10 с d/D=0,87 среднее значение коэффициента магнитострикции насыщенияполучилось равным 13,9*10-6.Можно видеть, что различие в отношении диаметра металлической жилы и диаметрамикропровода в стеклянной оболочке не имеет значительного влияния на коэффициентмагнитострикции насыщения для микропроводов, полученных их сплава Fe52.5Co22.5B15Si10. Этосвязано с большим значением коэффициента магнитострикции для данного состава – порядка(10-20)*10-6.Таблица 3.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
