Диссертация (1102846), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Несмотря на то, что вобщем случае коэффициент имеет три составляющие (вклады вихревых токов, спиновойрелаксации и релаксации дефектов), при комнатной температуре именно вклад спиновойрелаксации r в коэффициент затухания является определяющим. Этот вклад прямо3пропорционален константе магнитоупругой анизотропии [85, 87] = . А, следовательно,2чем меньше величина механических напряжений, тем больше скорость движения доменнойграницы.4.4 Основные результаты и выводы1. Уменьшение содержания кобальта в аморфных ферромагнитных микропроводах наоснове FeCo ведет к увеличению подвижности доменной границы: подвижностьдоменной границы возрастает с 3,5 до 12,8 м2/сА, то есть в 3,6 раз, при увеличениисодержания железа с 37,5% до 67,5% и соответственного уменьшения содержаниякобальта в составе металлической жилы микропровода, в случае, когда содержаниедругих элементов не изменяется.
Причиной увеличения подвижности доменной границыпри замещении кобальта железом может быть увеличение намагниченности насыщениясплава.872. Марки стекол (Duran или Pyrex), имеющие одинаковые заявленные физическиепараметры, однако разных производителей, и используемые для изготовления аморфныхферромагнитных микропроводов в стеклянной оболочке оказывают влияние надинамику движения доменной границы: микропровода, при изготовлении которыхиспользовалось стекло марки Duran, обладают большей подвижность доменной границы.3.
Увеличениеотношениядиаметраметаллическойжилыкполномудиаметрумикропровода, то есть уменьшение внутренних механических напряжений, создаваемыхстеклом, приводит к увеличению скорости движения доменной границы885. Способы управления динамикой движения доменной границыУстановление механизмов влияния параметров микропровода, таких как химическийсостав металлической жилы, тип стекла, диаметры металлической жилы и всего микропроводав стеклянной оболочке, на динамику движения доменной границы является первоочереднойзадачей для понимания особенностей процесса перемагничивания микропровода.
Однако неменее важной задачей является управление динамикой движения доменной границы в ужеимеющемся микропроводе с определенными параметрами. Это, с одной стороны, поможетлучше понять взаимосвязь между различными магнитными энергиями в микропроводе, а сдругой, моделировать свойства микропровода, необходимые для определенного приложения.Среди наиболее эффективных способов управления процессами перемагничивания вмикропроводе можно выделить такие как температура, термический или токовый отжиги,приложение внешних напряжений, наличие дополнительного функционального слоя намикропроводе.Глава 5 посвящена рассмотрению некоторых из вышеперечисленных и поиску новыхспособов управления динамикой движения доменной границы в аморфных ферромагнитныхмикропроводах.
В данной главе обсуждаются результаты следующих путей манипулированиядинамикой доменной границы: термический отжиг при различных температурах и временах, термический отжиг при различных температурах и временах с приложеннымимеханическими напряжениями, наличие механических напряжений при перемагничивании микропровода сприобретенной вследствие отжига магнитной бистабильностью, длительное время релаксации отожженного микропровода при комнатнойтемпературе.5.1 Эффект термического отжига при различных температурах и временахАнализ результатов, описанных в Главе 3 позволил сделать вывод, что микропровода,имеющие величину коэффициента магнитострикции разного порядка по-разному реагируют какна изменение внутренних параметров, так и на внешние факторы.
Так, микропровода соколонулевой магнитострикцией очень чувствительны к величине и распределению внутреннихнапряжений, и любое их изменение, будь то увеличение толщины стекла или термообработка,приводит к изменению особенностей микромагнитной структуры и магнитных свойствмикропровода.
Поэтому для рассмотрения влияния термообработки (термического отжига) надинамику движения доменной границы были выбраны микропровода двух типов: с большим89положительным коэффициентом магнитострикции – на основе Fe, и с положительнымкоэффициентом магнитострикции, близким к нулю – на основе FeCoNi [130-134]. Для каждоготипа было выбрано несколько микропроводов, которые различались геометрическимипараметрами: диаметром металлической жилы d, диаметром всего микропровода в стекляннойоболочке D и соотношением d/D. Это необходимо для рассмотрения влияния величинывнутренних механических напряжений на тенденции изменений, происходящих вследствиеотжига. Химические составы металлических жил и геометрические параметры всехисследуемых в данном пункте микропроводов представлены в таблице 5.1.Таблица 5.1.
Химические составы и геометрические параметры исследуемых микропроводовХимический составметаллической жилымикропроводаДиаметрДиаметрметаллической жилымикропровода вмикропровода,стеклянной оболочке,d [мкм]D [мкм]Соотношениедиаметров,d/DМикропровода на основе Fe (большая положительная магнитострикция)Fe74B13Si11C21215,80,76Fe74B13Si11C218,8230,82Fe66.7Cr11.4B12Si9Ni0.917,638,60,46Микропровода на основе FeCoNi (околонулевая положительная магнитострикция)Co56.8Fe6.2Ni10B16Si119240,38Co56.8Fe6.2Ni10B16Si1123,728,80,82Температуры отжига составляли 200, 250 и 300℃.
Повышение температуры отжигамикропроводов на основе FeCoNi могло спровоцировать образование нанокристаллитов. Этовидно из графика зависимости магнитного момента от температуры для микропровода составаCo56.8Fe6.2Ni10B16Si11 с геометрическими параметрами d/D=9/24=0,38, представленном нарисунке 5.1. Микропровод с аморфной жилой данного состава имеет низкую температуру КюриTC=364℃, выражаемую в резком спаде величины магнитного момента. Дальнейшее увеличениетемпературы приводит к возрастанию магнитного момента, связанного с процессомкристаллизации материала металлической жилы.
В диапазоне температур от 650 до 700℃магнитный момент вновь уменьшается, что свидетельствует о достижении температуры КюриTC2=677℃ для кристаллизованного материала металлической жилы. Подобное поведениемагнитного момента от температуры – явление повторного возрастания и убывания величинымагнитного момента после достижения температуры Кюри – было обнаружено и для другихаморфных ферромагнитных микропроводов и описано в работе [135]. Дополнительныеисследования, проводимые с помощью дифференциального сканирующего колориметра фирмы90Netzsch помогли установить температуру, необходимую для кристаллизации микропроводаCo56.8Fe6.2Ni10B16Si11 с соотношениями диаметров d/D=9/24=0,38 и равную Tкр=519℃.ТемпературыКюриикристаллизациидлямикропроводасметаллическойжилой,изготовленной из сплава Fe74B13Si11C2 и соотношением диаметров d/D=18,8/23=0,82,определенные методом сканирующей дифференциальной колориметрии составили 404 и 551℃,соответственно.Рис.5.1 Зависимость магнитного момента от температуры для микропровода составаCo56.8Fe6.2Ni10B16Si11 и геометрическими параметрами d/D=9/24=0,38.Для изучения влияния отжига на динамику движения доменной границы все образцымикропроводов были помещены в керамические капилляры для предотвращения повреждения,создания случайных заломов и дефектов и наведения дополнительных механическихнапряжений во время измерений и отжига.
Сначала для всех микропроводов не подвергавшихсяникакой обработке были измерены зависимости скорости движения доменной границы отвеличины прикладываемого поля. Затем те же самые, предварительно измеренные образцымикропроводов помещались в печь, нагретую до необходимой температуры – температурыотжига – на 30 минут. По прошествии 30 минут образец микропровода вынимался из печи иостывал в течение нескольких секунд, находясь в керамическом капилляре. Отожженныйобразец микропровода затем снова измерялся методом Сикстуса-Тонкса, где исследоваласьполевая зависимость скорости движения доменной границы. После измерения образец вновьпомещался на 30 минут в печь, нагретую до температуры отжига.
Далее процесс поочередногоизмерения скорости движения доменной границы от величины приложенного магнитного поляи проведения термического отжига в течение 30 минут повторялся до достижениямаксимального времени отжига. Максимальное время отжига составило 360 минут в случае,91если образец микропровода отжигался при температуре 200℃, и 150 минут для температуротжига 250 и 300℃. Полевые зависимости скорости движения доменной границы, измеренныепосле каждого отжига (каждый из которых длился 30 минут), строились на одном графике длясравнения и анализа изменений, происходящих в динамике движения доменной границы.На рисунке 5.2 представлены полевые зависимости скорости движения доменнойграницы для двух микропроводов составов Fe74B13Si11C2 (d/D=0,76) и Co56.8Fe6.2Ni10B16Si11(d/D=0,38).Рис.5.2 Полевые зависимости скорости движения доменной границы микропроводов,отожженных при 200, 250 и 300℃ в течение 30-360 минут, металлическая жила которыхизготовлена из сплавов а) Fe74B13Si11C2 (d/D=0,76) и б) Co56.8Fe6.2Ni10B16Si11 (d/D=0,38).92Кривые, соответствующие различному времени отжига представлены на графикахразличным цветами.
Объяснение используемых цветовых обозначений представлено наверхнем левом графике (Fe74B13Si11C2, 200℃).Рассмотрим подробней графики с левой стороны, на которых представлены результатыисследования микропровода на основе железа. Все кривые полевых зависимостей скоростейдоменной границы микропровода, отожженного при 200℃ накладываются для на друга. Уголнаклона кривой зачастую повторяется или отличается на незначительную величину дляразличных времен отжига. Из этого можно сделать вывод, что температура 200℃ даже придлительном отжиге в течение 360 минут не оказывает эффекта на динамику движениядоменной границы для микропровода состава Fe74B13Si11C2 с соотношением диаметровd/D=0,76.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
