Диссертация (1102846), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Микропровода, металлическая жила которых изготовлена из такихсплавов преимущественно обладают околонулевым коэффициентом магнитострикции, а, какбыло показано в пункте 3.1, именно в таком случае внутренние механические напряженияиграют значимую роль.Точные составы металлической жилы и геометрические параметры исследуемыхмикропроводов приведены в таблице 3.5.61Таблица 3.5. Химические составы металлической жилы и геометрические параметрыисследуемых микропроводовДиаметрДиаметрСоотношениеметаллическоймикропровода вдиаметров,жилыстекляннойd/Dмикропровода,оболочке,d [мкм]D [мкм]Co68.6B14.8Si10Mn6.616,221,20,76Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.317,023,60,72Fe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.6622,224,20,92Химический состав металлическойжилы микропроводаПетли гистерезиса микропроводов без термической обработки представлены на рисунке3.4 Все три петли имеют S-образную форму, что свидетельствует об отрицательномкоэффициенте магнитострикции.
Результаты измерения коэффициента магнитострикцииподтверждают этот факт. Значения коэффициентов магнитострикции для микропроводов неподвергавшихся термической обработке представлены на тех же графиках, что и петлигистерезиса (Рис.3.4).Рис.3.4 Петли гистерезиса не подвергавшихся термической обработке микропроводов составов:а) Co68.6B14.8Si10Mn6.6, б) Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3, в) Fe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.66.Микропровода указанных составов были отожжены при температурах 300, 350 и 400℃ втечение 5 и/или 60 минут, чтобы исследовать влияние температуры и времени отжига намагнитные свойства микропроводов. Кроме того, еще одним варьирующимся параметромявляется величина прикладываемых во время отжига растягивающих аксиальных механическихнапряжений, которые создавались подвешиванием грузиков разной массы, и затемпересчитанных для каждого микропровода с учетом его геометрических параметров (d и D).Величина растягивающих механических напряжений варьировалась от 100 до 300 МПа.62Микропровода на основе Co были отожжены в течение 60 минут при температурах 300,350 и 400℃ с величиной прикладываемых напряжений 300 МПа и без внешнихприкладываемых напряжений.
Петли гистерезиса, полученные после отжига, представлены нарисунке 3.5. На каждом из графиков различными цветами изображены петли гистерезисамикропроводов, отожженных при разных температурах.Рис.3.5 Петли гистерезиса микропроводов состава Co68.6B14.8Si10Mn6.6, отожженных притемпературах 300, 350 и 400℃ в течение 60 минут а) без прикладываемых напряжений, б) приприложении аксиальных растягивающих напряжений величиной 150 МПа, в) при приложенииаксиальных растягивающих напряжений величиной 300 МПа.Обычный отжиг (без прикладывания каких-либо напряжений) приводит к значительномуувеличению коэрцитивной силы микропровода до 40 А/м при температуре отжига Tann=300℃(Рис.3.5а).
При дальнейшем повышении температуры наблюдается снижение величиныкоэрцитивной силы вплоть до безгистерезисной зависимости M(H) при температуре 400℃. Приэтом поле магнитной анизотропии отожженных микропроводов уменьшается с 190 до 60 А/мпри увеличении температуры отжига Tann с 300 до 400℃.Наличие внешних растягивающих механических напряжений во время отжига приводитк безгистерезисной зависимости M(H) и увеличению поля магнитной анизотропии посравнению с неотожженным микропроводом (Рис.3.5б).
В случае, когда величина приложенныхнапряжений составила 150 МПа, поле магнитной анизотропии увеличилось с 100 А/м длямикропровода без отжига до 420 и 250 А/м для образцов, отожженных при температурах 300 и350℃, соответственно. Однако, как и в случае отжига без напряжений, увеличениетемпературы приводит к уменьшению поля магнитной анизотропии.Приложение во время отжига бо́льших по величине растягивающих напряжений –300 МПа – приводит к еще большему увеличению поля магнитной анизотропии до 510 А/м, нов этом случае температура отжига не оказывает существенного влияния на особенностимагнитных свойств.63Рисунок 3.6 наглядно демонстрирует возрастание поля магнитной анизотропии приувеличении прикладываемых во время отжига напряжений.Рис.3.6 Влияние прикладываемых при отжиге растягивающих механических напряженийна поле магнитной анизотропии образцов микропровода состава Co68.6B14.8Si10Mn6.6: а) и б)петли гистерезиса отожженных при приложении напряжений микропроводов при температурах300 и 350℃ соответственно, в) зависимость поля магнитной анизотропии от величиныприкладываемых напряжений при различных температурах отжига.После отжига микропроводов состава Co68.6B14.8Si10Mn6.6 при температурах 300 и 350℃не удалось получить значение коэффициента магнитострикции по причине малости еговеличины – меньше чувствительности установки, то есть меньше 10-8.
Из чего был сделанвывод,чтокоэффициентмагнитострикцииотожженныхмикропроводовявляетсяоколонулевым, а значит отжиг привод к возрастанию коэффициента магнитострикции (в случаеотрицательного коэффициента магнитострикции – к уменьшению его абсолютного значения).Магнитные свойства микропровода состава Fe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.66 сильнозависят от условий отжига (Рис.3.7). Отжиг в течение 60 минут без каких-либоприкладываемыхнапряженийведеткмагнитнойбистабильностимикропровода,свидетельствующей о положительном коэффициенте магнитострикции. Петли гистерезисамикропроводов, отожженных без внешних напряжений при температурах 300 и 350℃ ипредставленные на рисунке 3.7а практически совпадают по форме, однако температура отжигаTann=400℃ ведет к резкому уменьшению поля переключения микропровода в 10 раз – с 5 до0,5 А/м.
Измеренное значение коэффициента магнитострикции одного из бистабильныхмикропроводов – отожженного при температуре 300℃ - как и ожидалось, оказалосьположительным и небольшим по абсолютному значению: 0,84*10-6. При приложении внешнихрастягивающих напряжений, направленных вдоль оси микропровода, петля гистерезисасохраняет S-образную форму, но становится безгистерезисной, то есть с нулевой коэрцитивнойсилой, по сравнению с неотожженным микропроводом. Отжиг с приложенными напряжениями64σ=110 МПа ведет к незначительному увеличению поля магнитной анизотропии с 100 до110 А/м (Рис.3.7б), однако увеличение приложенных напряжений до 220 МПа приводит квозрастанию поля магнитной анизотропии в 2,5 раза (около 250 А/м).
При этом стоит отметить,что в случае присутствия внешних механических напряжений при отжиге микропроводасостава Fe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.66, температура отжига не оказывает значительноговлияния на особенности магнитных свойств.Рис.3.7 Петли гистерезиса микропроводов состава Fe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.66,отожженных при температурах 300, 350 и 400℃ в течение 60 минут а) без прикладываемыхнапряжений, б) при приложении аксиальных растягивающих напряжений величиной 110 МПа,в) при приложении аксиальных растягивающих напряжений величиной 220 МПа.Зависимость магнитных свойств от величины приложенных напряжений при различныхтемпературах отжига представлена на рисунке 3.8.Рис.3.8. Петли гистерезиса микропроводов состава Fe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.66отожженных при прикладываемых растягивающих напряжений во время отжига притемпературах а) 300℃, б) 350℃, в) 400℃.65Вставка на каждом из графиков дает увеличенное изображение магнитно-бистабильныхпетель гистерезиса, полученных при отжигах без приложения каких-либо механическихнапряжений.Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что в случае отжига безприложения внешних механических напряжений при температурах 300-400℃ микропроводасостава Fe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.66 становятся магнитно-бистабильными, и температураотжига оказывает существенное влияние на их поле переключения.
В случае же отжига сприложенными растягивающими механическими напряжениями порядка 110-220 МПатемпература (300-400℃) не оказывает значительного влияния на особенности магнитныхсвойств, а увеличение прикладываемых напряжений ведет к увеличению поля магнитнойанизотропии.Отжиг микропроводов состава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3 при температурах 300, 350 и400℃ в течение 5-60 минут ведет к магнитной бистабильности в независимости от того, былили приложены напряжения и величины прикладываемых напряжений.
Рисункок 3.9 схематичноиллюстрирует микромагнитную структуру и представляет магнитные свойства неотожженногои отожженного микропроводов. Также на рисунке 3.9 даны значения коэффициентовмагнитострикции микропровода до и после отжига микропровода в течение 60 минут притемпературе 300℃ и величиной внешних механических напряжений 125 МПа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
