Диссертация (1102846), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Исследования магнитных свойств проводились в зависимости оттаких параметров отжига, как температура (200-400℃) и длительность отжига (1-60 минут), атакже с приложением различных механических напряжений (от 0 до 300 МПа), оказывающихрастягивающее действие вдоль оси микропровода.Было установлено, что отжиг приводит к изменению коэффициента магнитострикции всторону положительных значений, что существо влияет на магнитные свойства.
В случаемикропровода из сплава на основе кобальта, отжиг приводит к увеличению поля магнитнойанизотропии при приложении внешних растягивающих напряжений и к уменьшению полямагнитной анизотропии при повышении температуры и отжиге без дополнительныхнапряжений. Эффект отжига микропровода состава Fe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.66 сильнозависит от наличия внешних механических напряжений: микропровод приобретает магнитнуюбистабильность в случае обычного отжига, приложение внешних напряжений во время отжигаприводит к увеличению поля магнитной анизотропии, как и в случае микропровода на основеCo.
Отжиг микропровода состава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3 длительностью более минуты притемпературе от 200 до 400℃ приводит к магнитной бистабильности. Поля переключенияможно варьировать в пределах от 1 до 25 А/м, изменяя параметры отжига микропровода.Описанные выше результаты для наглядности сведены в таблицу 3.6.Таблица 3.6. Влияние параметров отжига на магнитные характеристики отожженныхмикропроводовТип отжигаУвеличение исследуемогоОтжиг безОтжиг с приложенныминапряжениянапряжениями↑T↑t↑σ↑T↑tCo68.6B14.8Si10Mn6.6↓HK-↑HK↓HK-Fe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.66МБ, ↓HSW-↑HKO-5 мин:300℃:МБ, ↓HSWМБ, ↓HSW60 мин:350℃:OМБ, ↑HSWпараметра5 мин:МБ, ↑HSWCo68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.360 мин:МБ, ↓HSWМБ, ↑HSWМБ, ↓HSW72где T и t – температура и время отжига, σ – величина внешних напряжений при отжиге,HK – поле магнитной анизотропии, HSW – поле переключения для магнитно-бистабильных (МБ)микропроводов, О – нет влияния на магнитные характеристики.Увеличение температуры отжига приводит к увеличению скорости релаксациинапряжений, то есть отжиг при более высокой температуре ведет к большему снятиюнапряжений при одинаковом времени, а, следовательно, и поле магнитной анизотропии длямикропроводов из сплавов Co68.6B14.8Si10Mn6.6 и Fe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.66 и полепереключения микропровода из сплава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3 будут уменьшатся.
Данный3вывод коррелирует с выражением для энергии магнитной анизотропии: ~ , и2подтверждается результатами, полученными в работах [74, 75, 77]. Такая тенденция ненаблюдается только при кратковременном отжиге в течение 5 минут микропровода из сплаваCo68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3 без внешних напряжений. Это отличие можно объяснить тем, чтоскорость изменения коэффициента магнитострикции при увеличении температуры также растет[52].
И в результате увеличение коэффициента магнитострикции оказывает большее влияние посравнению с релаксацией напряжений, что приводит к росту поля переключения.Увеличение поля переключения при увеличении длительности отжига для микропроводаизсплаваCo68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3такжеможетобъяснятьсяростомкоэффициентамагнитострикции [52]. Хотя в случае отжига при температуре 300℃ с приложенныминапряжениями, увеличение времени отжига приводит к уменьшению поля переключения, этоможет быть связано с более низкой скоростью изменения коэффициента магнитострикции, а,следовательно,увеличениемролирелаксациинапряжений.Полученныерезультатысогласуются с результатами исследований, проведенных в работе [83] для микропроводасостава Co69.2Fe4.1B11.8Si13.8C1.1.Приложение растягивающих аксиальных напряжений при отжиге ведет к увеличениюполямагнитнойанизотропиидлямикропроводовизсплавовCo68.6B14.8Si10Mn6.6иFe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.66, петли гистерезиса которых после отжига сохраняют Sобразную форму [74, 75].
Для микропровода состава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3, которыйприобретает магнитную бистабильность, приложение растягивающих аксиальных напряженийво время отжига ведет к более эффективной релаксации циркулярных и радиальныхнапряжений, что сравнимо с эффектом уменьшения толщины оболочки микропровода [79, 82].3.4 Основные результаты и выводы1. Величина коэффициента магнитострикции чувствительная к величине внутреннихмеханических напряжений, создаваемых стеклянной оболочкой, и ассоциируемых ссоотношением диаметров d/D в случае, когда ее порядок мал и составляет ~10-7:73- для микропроводов из сплава на основе FeCoNi с околонулевым коэффициентоммагнитосткриции, увеличение соотношения диаметров d/D с 0,72 до 0,92 приводит кизменению коэффициента магнитострикции в сторону положительных значений сλs=-1,05*10-6 до λs=-0,46*10-6;- для микропроводов из сплава на основе FeCo с коэффициентом магнитострикциипорядка 10-5 изменение соотношения диаметров d/D не оказывает значительноговлияния на величину коэффициента магнитосткриции.2.
Геометрические параметры микропровода из сплава Fe77,5Si7,5B15 с положительнымкоэффициентом магнитострикции влияют как на магнитостатическую, так имагнитоупругую энергии:- при одинаковой величине напряжений, создаваемых стеклянной оболочкой, то естьодинаковом соотношении d/D, большей коэрцитивной силой, HC, будет обладатьмикропровод с меньшим диаметром металлической жилы, d, вследствие измененияанизотропии формы;- увеличение соотношения диаметров d/D с 0,44 до 0,57 при постоянной величинедиаметраметаллическойжилы,приводитd,кувеличениюкоэффициентапрямоугольности MR/MS петли гистерезиса, по которому можно судить обувеличении объема аксиально намагниченного керна с 79 до 96% от объемаметаллической жилы вследствие возрастания коэффициента магнитострикции.3.
Релаксация напряжений вследствие термического отжига ведет к увеличениюкоэффициента магнитострикции (сдвигу в сторону положительных значений в случаеотрицательногоизменениекоэффициентазнакамагнитострикции).коэффициентаРелаксациямагнитострикцииснапряженийотрицательногоинаположительный вследствие отжига ведет к значительному изменению магнитныхсвойств, которые после отжига становятся характерными для микромагнитнойструктуры, состоящей из большого аксиально намагниченного керна и тонкойрадиальной структуры на периферии, перемагничивание которой осуществляетсябыстрым движением доменной границы вдоль оси микропровода.4. Изменениепараметровотжига(времени,температуры,величинывнешнихмеханических напряжений) могут существенно изменять магнитные свойствамикропроводов из сплавов на основе Co и FeCoNi:- увеличение температуры отжига приводит к уменьшению поля магнитнойанизотропиимикропроводовизсплавовCo68.6B14.8Si10Mn6.6иFe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.66 и поля переключения микропровода из сплаваCo68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3,чтосвязаносувеличениемскоростирелаксации74напряжений, прямо пропорционально связанных с величиной магнитоупругойанизотропии.
Увеличение поля магнитной анизотропии с увеличением температурыотжигамикропроводавозрастаниемCo68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3коэффициента(t=5магнитострикциивмин)первыесвязаносрезкимминутыотжигамикропровода;- увеличение длительности отжига микропровода из сплава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3приводит к увеличению поля переключения вследствие роста коэффициентамагнитострикции.
При температуре отжига 300℃ и приложении внешнихнапряжений наблюдается уменьшение поля переключения, связанное с низкойскоростью изменения коэффициента магнитострикции;- приложение растягивающих аксиальных напряжений при отжиге ведет кувеличениюполямагнитнойанизотропиидлямикропроводовизсплавовCo68.6B14.8Si10Mn6.6 и Fe3.85Co67.05Ni1.44B11.53Si14.47Mo1.66, петли гистерезиса которыхпосле отжига сохраняют S-образную форму, и к уменьшению поля переключения длямикропровода из сплава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3 с приобретенной вследствие отжигамагнитной бистабильностью.754.
Влияние параметров микропроводов на динамику движения доменнойграницыВ данной главе изложены результаты исследования влияния параметров микропроводана особенности динамики движения доменной границы. В качестве факторов рассматриваютсяпараметры самого микропровода – материал микропровода и его геометрические параметры.Даже небольшое изменение в составе материала ферромагнитной жилы микропровода влияетнавсемагнитныехарактеристики–намагниченностьнасыщенияикоэффициентмагнитострикции. Геометрические размеры (диаметр металлической жилы, полный диаметрмикропровода в стеклянной оболочке) могут оказывать существенное влияние на величину ираспределение внутренних напряжений, тем самым изменяя магнитоупругую энергиюмикропровода.Данная глава состоит из следующих пунктов: влияние замещения железа кобальтом в составе ферромагнитной жилы микропровода надинамику движения доменной границы, влияние типа стекла оболочки микропровода на динамику движения доменной границы, влияние внутренних механических напряжений, создаваемых стеклянной оболочкой надинамику движения доменной границы.4.1 Влияние замещения железа кобальтом в составе ферромагнитной жилымикропроводов на динамику движения доменной границыЧтобы рассмотреть влияние химического состава металлической жилы на динамикудвижения доменной границы были выбраны микропровода, металлическая жила которыхизготовлена из сплава на основе FeCo [128].
Для установления влияния определенного факторанеобходимо, чтобы остальные параметры не изменялись, поэтому в химическом составеметаллической жилы выбранных проводов изменялось только соотношения железа и кобальта –двух ферромагнитных материалов, тогда как остальные элементы (не ферромагнитные) имелиодни и те же концентрации для всех микропроводов. Тип стекла (Pyrex), использованный приизготовлении микропроводов, участвовавших в данном исследовании, не менялся от провода кпроводу. Более того, исследованные микропровода имели похожие геометрические параметры:диаметр металлической жилы, d, полный диаметр микропровода в стеклянной оболочке, D, исоотношение диаметров d/D, а, следовательно, и величины и распределения внутреннихнапряжений были между собой близки друг к другу.Все параметры исследованных микропроводов представлены в таблице 4.1.76Таблица4.1.ХимическиесоставыигеометрическиепараметрыисследуемыхмикропроводовХимический составТип стеклаДиаметрДиаметрСоотношениеметаллической жилыоболочкиметаллическоймикропроводадиаметров,микропроводамикропроводажилыв стекляннойd/Dмикропровода,оболочке,d [мкм]D [мкм]Fe67.5Co7.5B15Si10Pyrex16210,76Fe52.5Co22.5B15Si10Pyrex16,620,80,80Fe37.5Co37.5B15Si10Pyrex15,820,60,77Как видно из таблицы 4.1, состав металлической жилы микропроводов меняется такимобразом, что железо постепенно замещается на кобальт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
