Диссертация (1102846), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Увеличение времени отжига с 2 до60 минут ведет к явному увеличению поля переключения, то есть минимального поля, прикотором происходит процесс перемагничивания микропровода. На вставке рисунка 5.14а даныпетли гистерезиса микропроводов, отжигавшихся в течение различного времени. Цвет петлигистерезиса на вставке соответствует кривой полевой зависимости скорости движениядоменной границы.
Рисунок 5.14б иллюстрирует зависимость поля переключения от времениотжига. Черная кривая на рисунке 5.14б соответствует значениям поля переключения,оцененным по петлям гистерезиса. Красная точка показывает величину коэрцитивной силымикропровода, отжигавшегося в течение 1 минуты. Синяя линия изображает зависимость поляпереключения от времени отжига микропровода для построения которой использовалисьрезультаты исследования полевых зависимостей скоростей движения доменной границы.108Каждая из кривых (черная и синяя) имеет свою ось ординат (слева и справа, соответственно)для того, чтобы более наглядно сравнить вид зависимостей поля переключения от времениотжига, оцененных из измерений петель гистерезиса или скоростей движения доменнойграницы в зависимости от величины приложенного магнитного поля.
Видно, что обе кривыенаходятся в хорошей корреляции друг с другом, что дополнительно подтверждает полученныев ходе исследования результаты.Время отжига также определяет и другие параметры динамики движения доменнойграницы, такие как начальная скорость движения доменной границы и подвижность доменнойграницы. Зависимости этих параметров от времени отжига микропровода при температуре200℃ представлены на рисунке 5.15.Рис.5.15 а) Зависимость начальной скорости движения доменной границы от времени отжигапри температуре 200℃ микропровода состава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3, б) Зависимостьподвижности доменной границы от времени отжига при температуре 200℃ микропроводасостава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3.Увеличение времени отжига значительно повышает начальную скорость движениядоменной границы: с 710 м/с для 2 минут отжига до 1724 м/с при 30 минутах отжига (Рис.5.15а).
В то же время подвижность доменной границы падает более, чем 3 раза (Рис. 5.15б). Этосвидетельствует об увеличении анизотропии, к которому может приводить рост коэффициентамагнитострикции. В подтверждение данного предположения свидетельствуют результаты,полученные в работе [52] для микропровода с металлической жилой из сплава на основеFeCoNi, точный химический состав которой очень близок к составу микропровода, результатыисследования которого описаны в данном пункте. Было продемонстрировано, что притемпературах отжига до 320℃ увеличение времени отжига с 1 до 128 минут ведет кувеличению коэффициента магнитострикции.109Чтобымикропроводарассмотретьвлияниеприкладываемыхбыли отожжены как своприложеннымивремяотжиганапряженийрастягивающими аксиальныминапряжениями величины 125 и 250 МПа, так и без каких-либо напряжений (0 МПа).
Сравнениеполученных полевых зависимостей скорости движения доменной границы для трех случаевприложения напряжений к микропроводах, отожженных при 300℃, представлено на рисунке5.16.Рис.5.16 Полевые зависимости скорости движения доменной границы микропровода составаCo68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3, отожженного с приложенными механическими напряжениямивеличины 0, 125 и 250 МПа при температуре 300℃ в течение а) 5 минут б) 60 минут.Приложение внешних механических напряжений во время отжига оказывает отчетливовыраженныйэффектнадинамикудвижениядоменнойграницы.Какужебылопродемонстрировано при исследовании магнитных свойств (Глава 3, пункт 3.3) иподтверждается полученными результатами исследования полевых зависимостей скоростидвижения доменной границы – наличие внешних растягивающих напряжений, направленныхвдоль оси микропровода ведет к значительному снижению поля переключения.
Наглядно этоможно наблюдать и на вставках на рисунках 5.16а и 5.16б, на которых представленысоответствующие петли гистерезисы.При увеличении температуры отжига до 350℃ тенденция изменения параметровдинамики движения доменной границы сохраняется та же, что и для температуры 300℃.
Крометого, результат приложения внешних механических напряжений во время отжига оказываетсясхожим вне зависимости от времени отжига (Рис. 5.17).110Рис.5.17 Полевые зависимости скорости движения доменной границы микропровода составаCo68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3, отожженного с приложенными механическими напряжениямивеличины 0, 125 и 250 МПа при температуре 350℃ в течение а) 5 минут б) 60 минут.Чтобынагляднейпродемонстрироватькорреляциюмеждузначениямиполяпереключения, оцененными по петлям гистерезиса, M(H), со значениями поля переключения,полученными из анализа полевых зависимостей скорости движения доменной границы, V(H),разместим зависимости полей переключения для обоих случаев от величины приложенныхнапряжений на одном графике – рисунок 5.18.Рис.5.18 Зависимости значений поля переключения от величины прикладываемых во времяотжига механических напряжений для микропроводов состава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3,отожженных в течение 5 и 60 минут при температурах а) 300℃, б) 350℃.111Из рисунка 5.18 видно, что общий вид зависимостей поля переключения хорошосовпадет для двух случаев их оценки друг относительно друга.Наличие внешних механических напряжений оказывает значительный эффект и навеличину подвижности доменной границы.
На рисунке 5.19 представлен график зависимостиподвижности доменной границы от величины прикладываемых напряжений.Рис.5.19 Зависимость подвижности доменной границы от величины прикладываемыхмеханических напряжений во время отжига микропровода состава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3.По графику 5.19 можно проследить, что приложение внешних механических напряженийможет существенно изменить величину подвижности доменной границы микропровода: длямикропровода, отожженного в течение 5 минут при 300℃ величина подвижности доменнойграницы увеличилась в ~3 раза при приложении во время отжига напряжений величины 250МПа по сравнению с микропроводом, отожженном при тех же условиях, но без приложениякаких-либо напряжений. Также график 5.20 наглядно изображает тенденции измененийподвижности доменной границы при изменении температуры и времени отжига.Таким образом, в данном пункте было комплексно проанализировано влияниепараметров отжига с приложенными напряжениями на динамику движения доменной границымикропровода с приобретенной бистабильностью состава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3.
Важноотметить, что микропровод с приобретенной бистабильностью обладает очень высокимизначениями подвижности доменной границы, достигающими 129,4 м2/Ас, что до 6 раз выше,чем для изначально бистабильного микропровода. В процессе исследования было установлено,что увеличение температуры отжига приводит к увеличению скорости движения доменнойграницы, причем в первую очередь за счет увеличения начальной скорости как длямикропроводов, отжигавшихся в дополнительными механическими напряжениями, так и в112случае обычного отжига без каких-либо напряжений.
Увеличение длительности отжигаснижает подвижность доменной границы и увеличивает поле переключения, что происходитиз-заростакоэффициентамагнитострикции.Приложениевнешнихмеханическихрастягивающих напряжений, напротив, приводит к увеличению подвижности доменнойграницы и значительно снижает поле, необходимое для перемагничивания бистабильногомикропровода. Это может быть с ростом аксиальной анизотропии в микропроводе приприложениирастягивающихнапряженийиодновременномростекоэффициентамагнитострикции, в то время как напряжения, возникающие из-за наличия стекляннойоболочки с преобладающим радиальным направлением, релаксируют.Полученные в данном пункте результаты для наглядности сведены в таблицу 5.2.Таблица 5.2.
Влияние условий отжига на параметры динамики движения доменнойграницы.Отжиг без внешнихОтжиг с внешниминапряженийнапряжениями↑T↑V↑V↑tО↓S, ↓V, ↑HSWПараметрПричинаУвеличение скорости релаксациивнутренних напряженийРост величины коэффициентамагнитострикцииРост аксиальной анизотропии с↑σ-↑S, ↓HSWодновременной релаксациейрадиальных и циркулярныхнапряжений.где T и t – температура и время отжига, σ – величина внешних напряжений при отжиге, Sи V – подвижность доменной границы и ее скорость, HSW – поле переключения, О – нет влиянияна магнитные характеристики.Результаты, представленные в данном пункте, наглядно показывают, что термическийотжиг с приложенными механическими напряжениями является эффективным способом дляуправления динамикой движения доменной границы.5.3 Влияние присутствия внешних механических напряжений приперемагничивании микропровода с приобретенной вследствие отжигамагнитной бистабильностью на динамику движения доменной границыТак как магнитоупругая энергия играет главенствующую роль в формированиимикромагнитнойструктурыаморфныхферромагнитныхмикропроводов,приложениедополнительных напряжений является одним из самых эффективных способов управлениямагнитными свойствами и динамикой движений доменной границы микропроводов.
Влияние113приложения внешних механических напряжений на скорость движения доменной границы вмагнитно-бистабильных микропроводах было исследовано в ряде работ [88, 89], где былоустановлено, что наличие аксиальных растягивающих напряжений приводит к снижениюподвижности доменной границы.Однако, как было показано в Главе 5, пункте 5.2, микропровода с приобретеннойвследствие отжига магнитной бистабильностью имеют ряд особенностей, таких как наличиециркулярной доменной структуры на периферии, малые поля переключения и очень высокиевеличины подвижности доменной границы, что делает исследование динамики движениядоменной границы в присутствии внешних механических напряжений актуальным.В качестве объектов исследования были выбраны ранее описанные микропроводасостава Co68.7Fe4Ni1B13Si11Mo2.3 с геометрическими параметрами d/D=17/23,6=0,72, отожженныев течение 5 и 60 минут при температурах 300 и 350℃ с приложенными механическиминапряжениями от 0 до 250 МПа [137 - 139].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
