Исследование магнитных свойств и приповерхностной микромагнитной структуры Fe- и Co-обогащенных аморфных лент и микропроволок (1103166), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Кроме того, при φ = 90о в отожженных лентах наблюдаютсяпериодические распределения намагниченности, что означает наличие вэтих образцах периодической доменной структуры (рис. 4). Значение13периода d можно оценить по расстоянию между максимальными (илиминимальными)MSUR/MSзначенияминакривыхраспределениянамагниченности. Было найдено, что с ростом температуры отжига вплотьдо 550 оС значение d увеличивается.
В частности, для отожженных при 400и 550оС образцов d приблизительно равно 500 и 750 микрон,соответственно.Обнаруженныетемпературныеизмененияdможнообъяснить, если принять во внимание наблюдаемую для изучаемыхобразцов температурную зависимость поля насыщения. Обнаружено, чтозначения поля насыщения с ростом температуры отжига до 550оСуменьшаются, а при Т > 550 оС значения HS увеличиваются.
Объяснениетемпературной зависимости HS было дано выше при обсуждении объемныхмагнитных характеристик изучаемого сплава.10.4 Oe;1.5 Oe;4 0eMSUR / MS(a)1,6 Oe,2,8 Oe0,60,40,4(b)0,20,20,006,8 Oe,0,80,80,61,0MSUR / MS1,00,001000 2000 3000 4000L (μm)500 1000 1500 2000 2500L (μm)Рис. 4.
Типичные распределения намагниченности, наблюдаемые вмагнитном поле, ориентированном под углом φ = 90о, при сканированиисветового пятна диаметром 20 микрон по свободной сторонеотожженных при 450 (а) и 550 оС (в) образцов.Учитывая следующие известные соотношения (см. монографию Г.С.Кринчика «Физика магнитных явлений»):d ∝ K-1/4 и HS ∝ K/MSувеличение d можно объяснить уменьшением константы анизотропии Котожженных образцов.14В разделе 3.2 приведены результаты магнитооптическогоисследования микромагнитной структуры и магнитных характеристикаморфных лент, состав, значения индукции насыщения, BS, имагнитострикции, λS, которых приведены в таблице. Особенностью этихобразцов является заметное различие значений λS.Таблица.№123456СоставFe56Co7Ni7Zr7.5 Nb2.5B20Fe52Co10Nb8B30Co63Fe7Zr10B20Co62Fe10Zr8B20Co60Fe10Zr10B20Co50Fe20Zr10B20BS,T1,21,10,60,650,60,68λS,10-677,42,5457Кривые намагничивания и петли гистерезиса были измерены придвух ориентациях внешнего магнитного поля Н.
В одном случае Н былопараллельно длине ленты L, а в другом – перпендикулярно L (обозначенокак W). Анализ полученных экспериментальных данных показалследующее. Для всех образцов кривые намагничивания, измеренные вмагнитных полях, приложенных вдоль направлений L и W, различаются,что свидетельствует о наличии магнитной анизотропии в изучаемых лентах.Легкая ось намагничивания совпадает с направлением L, что характернодля аморфных материалов с положительным значением λS. Значение полейнасыщения HS ∝ Кэфф в исследуемых лентах увеличивается с ростом λS, чтообусловлено увеличением эффективной константы магнитной анизотропии,Кэфф, имеющей в данном случае преимущественно магнитоупругоепроисхождение: Кэфф ∝ λSσ, где σ – напряжения, существующие в процессеизготовления лент.
В Fe-обогащенных образцах (№1 и 2), несмотря насильное различие состава, значение λS практически одинаковое, и различиеполей насыщения HS для образцов № 1 и 2 порядка 10 %. Причем HSбольше для образца №2, для которого величина λS больше. Значения полей15насыщения на свободных сторонах лент меньше, чем на контактных, чтообусловленоразличающимисяостаточныминапряжениямиσ,возникающими вблизи контактной и сводной сторон лент в процессе ихизготовления методом закалки расплава на быстровращающемся барабане,а также различающейся морфологией этих сторон.Было найдено, что локальные кривые намагничивания для всехисходных образцов различаются, что свидетельствует о наличии в нихмагнитных неоднородностей (рис.
5). Размер приповерхностных магнитныхнеоднородностей был также оценен из распределений намагниченности.Было обнаружено, что на свободных сторонах Fe- обогащенных лентразмер магнитных неоднородностей d порядка 300-500 микрон. В случаеСо-обогащенных лент размер d больше для образца №4, которыйхарактеризуется меньшим значением λS, и соответственно меньшимзначением эффективной константы магнитной анизотропии Кэфф.1,0M / MsM / Ms1,00,50,5(a)(b)0,000,05 10 15 20 25 30 350 5 10 15 20 25 30 35H (Oe)H (Oe)Рис.
5. Типичные приповерхностные локальные кривые намагничивания,наблюдаемые для свободной и контактной сторон Со-обогащенныхобразцов № 4 и 5 в магнитном поле, приложенном вдоль направления L: (а)и (в), соответственно.Термическая обработка может существенно влиять на магнитныехарактеристики изучаемых материалов. Образцы № 3, 4 и 6, проявившиенаиболее магнитомягкие свойства были отожжены в вакууме притемпературах Т = 400, 550 и 650 оС.
Измерения приповерхностных кривых16намагничивания позволили получить температурную зависимость полянасыщения, наблюдаемую для контактных и свободных сторон изучаемыхобразцов (рис. 6).140140120N3, H || LFree sideWheel side80120N4, H || LFree sideWheel side100H (Oe)6040SSH (Oe)1002080604020000100 200 300 400 500 600 700oT C0100 200 300 400 500 600 700oT CРис. 6. Зависимости поля насыщения от температуры отжига,наблюдаемые для свободных и контактных сторон Со-обогащенныхобразцов № 3 и 4 при намагничивании их вдоль направления L.Анализ полученных данных показал следующее.
После отжигаобразцов №3 и 4 при Т = 400, 550 и 650 оС однородность их локальныхмагнитных свойств повышается. При этом температурный режим поразному влияет на величину поля насыщения HS. В частности, после отжигаобразцов № 3 и 4 при Т = 400 оС значения HS на свободных сторонах лент вполе, параллельном направлению L, соответственно равны 7 и 6 Э, чтопримерно в полтора и два раза меньше, чем HS исходных образцов. Вместес тем, отжиг этих образцов при Т = 550 и 650 оС сопровождается резкимувеличением HS. Как видно из приведенных выше данных, в этом случае HS> 100 Э. Другое поведение магнитных свойств был обнаружено для образца№ 6.
Оказалось, что поле насыщения образца, отожженного даже при Т =400 оС, увеличивается примерно в четыре раза (65 Э вместо 19 Э). Отжигпри Т = 550 и 650 оС приводит к дальнейшему (почти на порядок) ростузначений поля насыщения HS. Полученные данные можно объяснитьмикроструктурными особенностями изучаемых лент. Рентгеноструктурные17исследования образцов показали, что их микроструктура с ростомтемпературы отжига существенно изменяется. Было найдено, что для лент№ 3 и 4 температура T ~ 430 oC соответствует начальной стадииизотермической кристаллизации образцов. Вследствие этого исходные иотожженные при Т = 400 оС образцы остаются аморфными.
Улучшениемагнитных свойств отожженных при Т = 400 оС образцов по сравнению сисходным можно объяснить изменением наведенной эффективнойконстанты магнитной анизотропии, величина которой зависит от λS иостаточных напряжений σ, возникающих в процессе приготовления лентыметодом закалки из расплава. Известно [7], что термическая обработкааморфных лент приводит к уменьшению остаточного напряжения σ. Врезультате величина эффективной константы наведенной магнитнойанизотропии (Кэфф ∝ λSσ) уменьшается, что приводит к уменьшению полянасыщения HS (HS ∝ Кэфф). Дальнейшее увеличение температуры отжигасопровождается началом процессов кристаллизации, что приводит кувеличению значений поля насыщения HS.Результаты измерений распределений намагниченности дляотожженных образцов № 3, 4 и 6 подтверждали изложенные выше данные.Размер магнитных неоднородностей в лентах № 3 и 4, отожженных при Т =400 оС, увеличивался, что в соответствии с выше изложенными данными,обусловлено уменьшением поля насыщения и соответственно уменьшениемКэфф.
Отжиг образцов №3 и 4 при Т = 650 оС сопровождался завершениемпроцессов кристаллизации и, как следствие этого, повышениемоднородности магнитных характеристик.В целом результаты проведенных исследований показали, чтоблагодаря термической обработке аморфных лент возможен переход измагнитомягкого состояния в магнитожесткое без изменения их состава.В разделе 3.3 приведены результаты исследования приповерхностноймикромагнитной структуры и локальных магнитных свойств NiFe/Cu и81NMA/Nb микропроволок. Локальные кривые намагничивания ираспределения компонент намагниченности (как параллельной, M||, так и18перпендикулярной, M⊥, приложенному магнитному полю) были измерены спомощью экваториального эффекта Керра путем сканирования световогопятна диаметром 1 микрон вдоль длины образца L, равной 15 мм.Измерения распределений намагниченности были выполнены вцентральной части изучаемых микропроволок, чтобы исключить влияниекраевых эффектов, в частности, вариаций локального размагничивающегофактора.Было найдено, что для первой серии NiFe/Cu микропроволок,полученных путем электролитического осаждения, при H < HS (HS – поленасыщения) наблюдается линейная зависимость намагниченности отвеличины приложенного поля (рис.
7).1,01,0212'2M / MSM / MS10,50,5(a)0,00246H (Oe)8(b)100,00102030H (Oe)40Рис. 7. Локальные приповерхностные кривые намагничивания,наблюдаемые для центральных (1) и краевых (2) микроучастковкомпозитных NiFe/Cu проволок с содержанием железа CFe в слое NiFe,равном 20.5 и 23.3 %: (a) и (b), соответственно.Согласно существующим представлениям [8] этот экспериментальный фактсвидетельствует о том, что основным механизмом перемагничиваниямикропроволок является вращение локальных векторов намагниченности.Из рисунка 7 видно, что кривые намагничивания центральных и краевыхмикроучастков образцов различаются, что обусловлено влияниемлокального размагничивающего фактора на поведение различныхмикроучастков проволоки в магнитном поле.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
