Диссертация (1102846), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Для последнего в таблицемикропровода соотношение между железом и кобальтом одинаково.Для всех выбранных микропроводов методом Сикстуса-Тонкса были исследованыполевые зависимости скорости движения доменной границы. Измерения проводились нанескольких отрезках микропровода каждого типа, так как наличие случайных дефектов иливарьирование диаметра металлической жилы и толщины стекла по длине может вноситьнебольшие изменения магнитные свойства и динамику движения доменной границы от образцак образцу.
Полученные результаты измерения скорости движения доменной границы длямикропроводов разных составов представлены на рисунке 4.1.Рис.4.1 Полевые зависимости скорости движения доменной границы в микропроводах наоснове FeCo с соотношением d/D ~ 0,76–0,8 для различных концентрация Fe и Co в составеметаллической жилы.77Из графика, представленного на рисунке 4.1 хорошо видно изменение наклона полевойзависимости скорости движения доменной границы, от состава металлической жилымикропровода – с уменьшением содержания железа в составе кривая скорости становится болеепологой. Для микропроводов каждого состава определена средняя величина подвижностидоменной границы, отражающая то, как быстро растет скорость движения доменной границыпри увеличении приложенного внешнего магнитного поля:== где S – подвижность доменной границы,V – скорость движения доменной границы,H – величина внешнего магнитного поля,α – угол наклона кривой скорости движения доменной границы.Значения усредненной по нескольким образцам подвижности доменной границы длякаждого микропровода также представлены на рисунке 4.1.
А на рисунке 4.2 изображеназависимость подвижности доменной границы от концентрации железа в составе микропроводана основе FeCo.Рис.4.2 Зависимость подвижности доменной границы от содержания железа в составеметаллической жилы микропровода, изготовленной из сплава FexCo75-xB15Si10.Из графика выше (Рис.4.2) видно, что подвижность доменной границы возрастает с 3,5до 12,8 м2/сА, то есть в 3,6 раз при увеличении содержания железа с 37,5% до 67,5% исоответственногоуменьшениясодержаниякобальтавсоставемикропровода.Подвижность доменной границы определяется выражением:=2,металлическойжилы78где MS – намагниченность насыщения, а – коэффициент затухания, главным образомзависящий от магнитоупругой энергии [85]. Согласно результатам, описанным в Главе 3,пункте 1, величина коэффициента магнитострикции для микропроводов из сплава на основеFeCo с различным содержанием Fe и Co, сравнимы относительно друг друга.
Следовательно,опираясь на выражение для подвижности доменной границы, можно предположить, чтоувеличение намагниченности насыщения сплава металлической жилы с увеличениемсодержания в нем железа приводит к росту подвижности доменной границы.4.2 Влияние типа стекла оболочки микропроводов на динамику движениядоменной границыРазность между коэффициентами теплового расширения металла и стекла приводит кнеодинаковому изменению объема материала при остывании и, соответственно, к появлениювнутренних механических напряжений, направленных по радиусу, по касательной и вдоль осимикропровода. При изготовлении микропроводов в стеклянной оболочке используютборосиликатное стекло, обладающее низким коэффициентом теплового расширения. Обычноиспользуются такие марки стекла, как Duran и Pyrex, которые относятся к одному и тому жеклассу и обладают идентичными заявленными физическими свойствами.
Коэффициенттеплового расширения таких стекол составляет 3,3*10-6 К-1 при комнатной температуре. Стеклостановится мягким при примерно 530℃, а жидким – при 820℃. Однако даже минимальныеразличия могут внести вклад в формирование особенностей динамики движения доменнойграницы, именно поэтому было принято решение провести исследования учета влияния типастекла оболочки микропровода на динамику движения доменной границы.Для исследования были выбраны микропровода двух составов, металлическая жилакоторых была изготовлена из сплавов на основе FeCo [128]. Различными в химических составахдвух микропроводов были концентрации железа и кобальта, тогда как их сумма и концентрацииостальных элементов оставались постоянными.
Стеклянная оболочка микропроводов каждогосоставы была выполнена из двух марок стекла: Pyrex и Duran. Для того, чтобы выделитьименно влияние типа стекла, все остальные параметры микропроводов были сравнимы, в томчисле и соотношение диаметров d/D, которое определяет величину внутренних механическихнапряжений, создаваемых стеклянной оболочкой.Параметры выбранных для данного исследования микропроводов представлены втаблице 4.2.79Таблица4.2.ХимическийсоставигеометрическиепараметрыисследуемыхмикропроводовХимический составТип стеклаДиаметрДиаметрСоотношениеметаллической жилыоболочкиметаллическоймикропроводадиаметров,микропроводамикропроводажилыв стекляннойd/Dмикропровода,оболочке,d [мкм]D [мкм]Pyrex16,620,80,80Duran12,415,60,80Pyrex15,820,60,77Duran15,2200,76Fe52.5Co22.5B15Si10Fe37.5Co37.5B15Si10Для микропроводов с разными оболочками каждого состава была измерена скоростьдвижения доменной границы на нескольких отрезках.
Сравнение полевых зависимостейскорости движения доменной границах в микропроводах c разными типами стекляннойоболочки показано на рисунке 4.3.Рис.4.3 Полевые зависимости скорости движения доменной границы в микропроводах наоснове FeCo для различных типов стекла оболочки: а) Fe52.5Co22.5B15Si10, d/D=0,8,б) Fe37.5Co37.5B15Si10, d/D ~ 0,76-0,77.Полевые зависимости скорости движения доменной границы в микропроводах имеютразличные наклоны для разных типов стеклянной оболочки на каждом из графиков. Также награфиках даны значения усредненной по нескольким образцам подвижности доменнойграницы. Визуально из графиков и сравнивая значения подвижности доменной границы в80микропроводах с разными типами стекла оболочки – Pyrex или Duran – видно, что бо́льшуюподвижность имеет доменная граница в микропроводах, где для стеклянной оболочкииспользовалась марка стекла Duran.
На рисунке 4.3б микропровода со стеклянной оболочкой изPyrex имеют различные начальные скорости. Для одного из образцов начальная скорость выше,чем для образцов микропроводов того же состава, но покрытых стеклянной оболочкой маркиDuran. Однако из-за низкого значения подвижности доменной границы в диапазоне полей от200 до 400 А/м кривая полевой зависимости скорости лежит ниже кривой скорости движениядоменной границы для микропроводов, покрытых стеклом марки Duran.Таким образом, по результатам исследования влияния типа стеклянной оболочки (маркиPyrex или Duran) микропровода на динамику движения доменной границы можно сделатьвывод, что микропровода, при изготовлении которых использовалось стекло марки Duran,обладают большей подвижностью доменной границы. Предположительно, причиной являютсяразличия в технологических особенностях изготовления стекла различных марок илиоборудования, используемого на заводах-изготовителях, даже при наличии одинаковыхзаявленных свойств [129].4.3 Влияние внутренних механических напряжений, связанных с различиемкоэффициентов теплового расширения металла и стекла, на динамикудвижения доменной границыКак уже отмечалось выше, соотношение между диаметрами металлической жилы и всегомикропровода в стеклянной оболочке d/D определяет величину одного из двух типоввнутренних механических напряжений в микропроводе и оказывает существенное влияние наего магнитные свойства и динамику движения доменной границы в нем.
Для наиболее полногоанализа факторов, определяющих динамику движения доменной границы, важным являетсяопределить то, как изменяя величину внутренних механических напряжений, существующихиз-за наличия стеклянной оболочки, можно варьировать параметры распространения доменнойграницы.Для данного исследования были выбраны две серии микропроводов – микропровода сметаллической жилой из сплава на основе FeCo [128] и с металлической жилой на основе Fe.Микропровода из сплава на основе Fe имели одинаковый химический состав металлическойжилы и различались отношением диаметра металлической жилы к полному диаметрумикропровода в стеклянной оболочке d/D.
Однако диаметры самой металлической жилы былиочень схожи для всех исследуемых микропроводов и составляли 10-11 мкм. То есть от проводак проводу менялась толщина стекла. Подбор параметров осуществлялся специально, так какесли магнитостатическая энергия для всех образцов (при их равной длине) одинакова, то81причиной всех изменений в динамике движения доменной границы является именно изменениевнутренних механических напряжений, создаваемых стеклянной оболочкой.Микропровода с металлической жилой из сплава на основе FeCo были разделены на двегруппы, различающиеся составами, а именно концентрациями железа и кобальта присохранении содержания всех других элементов постоянными. Внутри каждой подгруппымикропровода различались соотношениями диаметров d/D.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
