Диссертация (1102846), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Зависимость коэффициентов магнитострикции от отношения диаметраметаллической жилы к полному диаметру микропровода в стеклянной оболочке длямикропроводов из сплавов на основе FeCoNi и FeCo56Микропровода из сплавов наМикропровода из сплаваМикропровода из сплаваоснове FeCoNiFe67.5Co7.5B15Si10Fe52.5Co22.5B15Si10d/Dλs, (*10-6)d/Dλs, (*10-6)d/Dλs, (*10-6)0,72-1,050,7518,60,7914,60,88-0,390,7622,970,8317,90,92-0,460,7712,40,8713,9λs – коэффициент магнитострикции.Таким образом, для микропроводов с металлической жилой, изготовленной из сплавовна основе FeCo полученная величина коэффициента магнитострикции положительна идостаточно большая по абсолютному значению: от 10*10-6 до 25*10-6.
Анализируя результатыизмерений коэффициента магнитострикции для сплавов на основе FeCo, можно отметить, чтосоотношение диаметров металлической жилы и всего микропровода в стеклянной оболочке невносят значительных изменений в значение коэффициента магнитострикции. То есть можносделать вывод, что изменение величины внутренних механических напряжений микропровода,создаваемых стеклянной оболочкой, является недостаточным для изменения величиныкоэффициента магнитострикции в случае, когда значение коэффициента магнитострикциидостаточно большое.В отличии от результатов, полученных для микропроводов на основе FeCo с большимположительным коэффициентом магнитострикции, изменение внутренних механическихнапряжений, ассоциируемых с различными коэффициентами теплового расширения металла истекла, оказывает значительный эффект на величину коэффициента магнитострикциимикропроводов из сплава FeCoNi (то есть с околонулевым коэффициентом магнитострикции).Результаты,полученныевходеисследованийкоэффициентамагнитострикциидлямикропроводов на основе FeCoNi в зависимости от соотношения d/D, хорошо коррелируют сранее опубликованной в [121] зависимостью магнитострикции от механических напряжений,выраженной как:, = ,0 − где λs,σ - коэффициент магнитострикции в напряженном состоянии,λs,0 – коэффициент магнитострикции в ненапряженном состоянии,B – положительный коэффициент порядка 10−10 МПа,σ – величина механических напряжений.Следовательно, уменьшение абсолютного значения отрицательного коэффициентамагнитострикции (сдвиг в сторону положительных значений) при возрастании соотношения57диаметров d/D для микропроводов из сплавов на основе FeCoNi объясняется уменьшениемвнутренних механических напряжений.3.2 Влияние геометрических параметров микропроводов на их магнитныесвойстваДля определения влияния внутренних механических напряжений, создаваемыхстеклянной оболочкой, на магнитные свойства микропровода была исследована сериямикропроводов, металлическая жила которых изготовлена из сплава Fe77.5Si7.5B15 [122, 123].Внутри данной серии микропроводов можно найти такие комбинации, когда один изпараметров – диаметр металлической жилы d или соотношение диаметров d/D – остаетсяпостоянной величиной.На рисунке 3.2 приведено сравнение петель гистерезиса бистабильных микропроводов содинаковой или очень близкой величиной отношения диаметра металлической жилы к полномудиаметру микропровода в стеклянной оболочке, но различными диаметрами металлическойжилы.
Для возможности сравнить формы петель гистерезиса, все петли нормированы намаксимальное значение магнитного момента.Рис.3.2 Сравнение петель гистерезиса микропроводов состава Fe77,5Si7,5B15 с одинаковымотношением диаметра металлической жилы к полному диаметру микропровода в стекляннойоболочке, но различными диаметрами металлической жилы.Несмотря на небольшие различия в форме петель гистерезиса и то, что все три парыпетель гистерезиса обладают различными соотношениями диаметров d/D, можно отметить однуи ту же тенденцию – в случае совпадения соотношения d/D микропровод с меньшим диаметромметаллической жилы d будет иметь бо́льшую коэрцитивную силу HC. Значения коэрцитивнойсилы для всех 6 сравниваемых микропроводов приведены в таблице 3.3.58Таблица 3.3.
Геометрические параметры и значения коэрцитивной силы микропроводовиз сплава Fe77,5Si7,5B15Соотношение диаметровДиаметр металлической жилыКоэрцитивная силаd/Dd [мкм]HC, [Э]72,96101,78111,43190,93111,60131,050,50,65-0,660,68-0,69Указанную зависимость можно объяснить изменением форм-фактора образца приизменении диаметра металлической жилы, но сохранении одной и той же длины. Уменьшениедиаметра металлической жилы приводит к усилению роли одноосевой анизотропии, а,следовательно,иувеличениювеличиныкритическогополя,необходимогодляперемагничивания образца.
В пользу этого же предположения свидетельствует наибольшаякоэрцитивная сила HC=2,96 для образца микропровода с наименьшим из всех исследуемыхмикропроводов диаметром металлической жилы, равным 7 мкм.На рисунке 3.3а представлены нормированные петли гистерезиса микропроводов составаFe77.5Si7.5B15 имеющие диаметры металлической жилы d равные 12 и 13 мкм, которые вдиапазоне рассматриваемых величин можно считать одинаковыми, но разные отношениядиаметра металлической жилы к полному диаметру микропровода в стеклянной оболочке d/D.Рис.3.3 Сравнение магнитных характеристик микропроводов состава Fe77,5Si7,5B15 содинаковыми диаметрами металлической жилы d, но различными соотношениями диаметровd/D: а) нормированные петли гистерезиса, б) зависимость коэффициента прямоугольностипетли гистерезиса MR/MS от соотношения диаметров d/D.59При сравнении петель гистерезиса для микропроводов с очень близкими друг к другудиаметрамиметаллическойжилыможноотметить,чтонаибольшейостаточнойнамагниченностью MR, а значит и наибольшей близостью к идеальной бистабильности,обладает микропровод с наибольшим соотношением диаметров d/D=0,57.
Уменьшениесоотношения диаметров приводит к уменьшению значения остаточной намагниченности MR. Нарисунке 3.3б графически представлена зависимость коэффициента прямоугольности петли,определяемаякакотношениеостаточнойнамагниченностиMRкнамагниченностинасыщения MS. Данная зависимость MR/MS является линейно возрастающей от значения 0,79 до0,96 при увеличении соотношения диаметров d/D от 0,44 до 0,57.Предполагается, что отношение величины остаточной намагниченности к величиненамагниченности насыщения соответствует объему аксиально намагниченного керна вмагнитно-бистабильном микропроводе, так как в случае отсутствия магнитного поля,радиальная структура на периферии не вносит вклада в величину магнитного момента.
Этопредположение было подтверждено совпадением величин объема аксиально намагниченногокерна [39], полученных как из теоретических расчетов с учетом распределения механическихнапряжений, так и оцененных экспериментально по формуле: ⁄ = ⁄ ,где VC – это объем аксиально намагниченного керна в металлической жиле микропровода, аVM – объем всей металлической жилы.По приведенной выше формуле можно оценить объем, который занимает аксиальнонамагниченный керн по отношению ко всему объему металлической жилы в зависимости отсоотношения d/D для микропроводов, петли гистерезиса которых представлены на рисунке 3.3Результаты оценки сведем в таблицу 3.4.Таблица 3.4.
Геометрические параметры микропроводов состава Fe77,5Si7,5B15 и значенияобъема аксиально намагниченного кернаСоотношениеОбъем, занимаемый аксиальнодиаметровнамагниченным керном в процентомd/Dотношении к объему металлической жилы, %0,44790,52890,5796Таким образом, было найдено, что в случае одинакового соотношения диаметров d/D, азначит и одинаковой величины напряжений, создаваемых стеклянной оболочкой, большей60коэрцитивной силой, HC, будет обладать микропровод с меньшим диаметром металлическойжилы, d, вследствие изменения анизотропии формы.Увеличение соотношения диаметров d/D при постоянной величине диаметраметаллической жилы, d, приводит к увеличению коэффициента прямоугольности MR/MS петлигистерезиса, по которому можно судить об увеличении объема аксиально намагниченногокерна в металлической жиле. Причиной увеличения объема аксиально намагниченного кернаможет служить увеличение значения коэффициента магнитострикции при уменьшениивнутренних напряжений.
Подобный результат –увеличение прямоугольности петлигистерезиса – наблюдался при химическом травлении стеклянной оболочки, а, следовательно,уменьшении внутренних механических напряжений [79].3.3 Влияние отжига на коэффициент магнитострикции насыщения микропроводов и ихмагнитные свойстваОдним из способов изменения внутренних механических напряжений являетсятермический отжиг. Так как в аморфных ферромагнитных микропроводах закалочныемеханические напряжения являются значимой составляющей магнитоупругой энергии и играютсущественную роль в формировании микромагнитной структуры, то изменение величины и/илираспределения внутренних механических напряжений приведет к изменению микромагнитнойструктуры и магнитных свойств. Именно поэтому отжиг рассматривается как один из наиболееэффективных способов управления магнитными свойствами аморфных ферромагнитныхмикропроводов в стеклянной оболочке.В качестве объектов исследования были выбраны аморфные ферромагнитныемикропровода в стеклянной оболочке трех различных составов – один на основе Co, и два наоснове FeCoNi [124-127].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
