Исследование магнитных свойств и приповерхностной микромагнитной структуры Fe- и Co-обогащенных аморфных лент и микропроволок (1103166), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Кроме того, было найдено,что значения HS зависят от содержания железа, CFe, в слое NiFe (рис. 8).19141000HS (Oe)10800MS (Gs)12600FeNi alloy4008620000510 15 20 25 30Fe (%)4219 20 21 22 23 24 25 26 27Fe (%)Рис. 8. Зависимость локальных значений поля насыщения от содержанияжелеза в слое NiFe, наблюдаемая для центральных микроучастковкомпозитных NiFe/Cu проволок. На вставке приведена зависимостьнамагниченности насыщения сплава NiFe от процентного содержанияжелеза CFe.В частности, значительное увеличение HS наблюдается при CFe = 26.8%.Известно [9], что с увеличением CFe от 19 до 27% значениенамагниченности насыщения MS в NiFe сплавах линейно возрастает от 845до 976 Гс (см. вставку на рис. 8).
Таким образом, поле насыщения,рассчитанное из соотношения HS ∝ K/MS (K – константа магнитнойанизотропии) должно уменьшаться с увеличением CFe, то есть описанныйвыше экспериментальный факт не может быть объяснен изменениемзначения MS с ростом CFe Найденная экспериментально зависимость HS(CFe)может быть объяснена микроструктурными особенностями образцов.Данные, полученные с помощью рентгеновского дифрактометра итрансмиссионного электронного микроскопа, свидетельствовали о том, чтоNiFe слои изучаемых композитных проволок имеют нанокристаллическуюструктуру с размером гранул D порядка 12-18 нм, причем значение Dувеличивается с ростом CFe. Найденные значения D значительно меньшедлины ферромагнитного взаимодействия, которая для пермаллояприблизительно равна 270 нм.
Следовательно, в данном случае применимамодель случайной магнитной анизотропии [5]. В соответствии с этоймоделью Кэфф и, соответственно, HS нанокристаллического материалаувеличиваются с ростом D, что и наблюдалось нами.20Наибольшего внимания заслуживают результаты измеренийраспределений намагниченности вдоль длины образцов L.
(рис. 9).0,4M / MS0,20,1H = 2.3 OeM|| / MSH = 1 OeM|| / MS0,3(a)0,2M⊥ / MS(b)M⊥ / MSM / MS0,30,10,00,0-0,1-0,1-0,20 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50L (μm)0102030405060L (μm)Рис. 9. Типичные распределения M║(L)/MS и M⊥(L)/MS, наблюдаемые длямикропроволок с CFe = 26.8 и 19.3 %: (a) и (b), соответственно.Из рисунка 9 видно, что компонента намагниченности М|| имеет одини тот же знак, а зависимость М⊥(L) имеет осциллирующийзнакопеременный характер.
Анализ формы магнитооптических сигналов сучетом различных механизмов перемагничивания образца показал, чтознакопеременное поведение зависимости М⊥(L) возможно только в томслучае, когда локальный вектор намагниченности МS на различныхмикроучастках образца направлен под углом ±θ относительно его длины L,а перемагничивание этих микроучастков осуществляется за счет вращениялокальных векторов МS. Таким образом, полученные нами данныесвидетельствуют о том, что в приповерхностной области микропроволоксуществуют круговые домены, и намагниченность в соседних доменахнаправлена под углом ±θ относительно L.
Дополнительные исследованияпоказали, что абсолютное значение θ порядка 80°. Было также найдено, чтозначение θ увеличивается с ростом CFe, то есть с увеличением эффективнойконстанты магнитной анизотропии. Очевидно, что расстояние междунулевыми значениями на знакопеременных кривых рисунка 9соответствуют ширине, d, круговых доменов. Из полученных зависимостейM⊥(L)/MS найдено, что значение d уменьшается с увеличением CFe. В21частности, для проволок с CFe = 19.3 и 26.8 %, значение d равно 10 и 8микрон, соответственно. Здесь также, принимая во внимание соотношениеd ∝ K-1/4, уменьшение d можно объяснить обратно-пропорциональнойзависимостью d от эффективной константы магнитной анизотропии,которая, как показано выше, увеличивается с ростом CFe.Далее приведены результаты магнитооптического исследованиявторой серии микропроволок, полученных прессованием стержней,состоящих из немагнитной (Cu, Nb) сердцевины, помещенной в магнитную(NiFe, 81NMA) трубку.
Было найдено, что, как и в предыдущем случае,значения HS для краевых микроучастков микропроволок примерно в 2-4раза больше, чем центральных. Рост локальных размагничивающихфакторов для краевых участков по сравнению с центральнымиобуславливает это различие. Для этой серии композитных микропроволокбыли также измерены распределения намагниченности вдоль их длины L.Было найдено, что и в этом случае при H < HS локальныеприповерхностныекомпонентынамагниченности,параллельныеприложенному магнитному полю, M||, имеют один знак, аперпендикулярные к полю, M⊥, имеют знакопеременное, осцилляционноеповедение (рис.
10).0,50,40,30,20,10,0-0,1-0,20M / MSD = 50 μk, H = 3 OeM||,M⊥M / MS0,40,30,20,10,0-0,1-0,210D = 100 μk, H = 4.6 OeM||,M⊥20 30 40 500 20 40 60 80 100L (μk)L (μk)Рис. 10. Типичные распределения намагниченности параллельной M|| иперпендикулярной M⊥ приложенному магнитному полю, наблюдаемые дляNiFe/Cu микропроволок.22Наблюдаемые распределения намагниченности свидетельствовали отом, что в приповерхностной области NiFe/Cu и 81NMA/Nb микропроволоктакже существуют круговые домены.Куски NiFe/Cu микропроволок были отожжены при температуре T =o780 C в течение 2 часов, а 81NMA/Nb микропроволок – при температуре T= 750 oC в течение 1 и 3 часов при давлении P = 10-5 Торр. Было найдено,что термическая обработка сопровождается существенным изменениемприповерхностных значений поля насыщения.
В частности, HS вотожженных проволоках увеличивается в 1.5-2 раза по сравнению сисходными образцами.В заключении сформулированы основные результаты и выводы.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.1.Установлено, что Fe80.5Nb7.5B12 аморфные ленты имеютпрактически изотропные объемные магнитные характеристики, в товремя как их приповерхностные магнитные свойства являютсяанизотропными.2.Обнаружено, что термическая обработка Fe80.5Nb7.5B12 лентсущественно влияет на их магнитные характеристики. Установлено, чтос ростом температуры отжига до 550 оС значения поля насыщения HSуменьшаются, а при Tann > 550 оС они увеличиваются.
Найденныетемпературные зависимости поля насыщения образцов были объясненыих микроструктурными изменениями с ростом температуры отжига. Вчастности, появление в отожженных при температуре Tann ≤ 550 оСобразцах нанокристаллической фракции, объем которой увеличивается сростом Tann, обуславливает уменьшение HS, а полная кристаллизацияобразца при Тann > 600 оС приводит к существенному увеличению HS.Наилучшие магнитомягкие свойства были обнаружены для образца,отожженного при температуре 550 оС.233.4.5.6.7.Впервые обнаружено, что в отожженных Fe80.5Nb7.5B12 образцахпрямая и обратная ветви приповерхностных петель гистерезисаменяются местами, то есть наблюдаются инвертированные петлигистерезиса.
Полученные экспериментальные данные были качественнообъяснены в рамках двухфазной модели с двумя неидентичными фазами,характеризующимисяодноосноймагнитнойанизотропиейиантиферромагнитным обменным взаимодействием между ними.Установлено, что изучаемые Fe- и Co-обогащенные аморфныеположительнымизначениямилентысразличающимисямагнитострикции λS характеризуются наличием плоскостной магнитнойанизотропии с ориентацией оси легкого намагничивания параллельнодлине ленты, причем экспериментально найденные значения полейнасыщения HS ∝ Кэфф образцов зависят от величины λS. Причиной этогоявляется магнитоупругое происхождение магнитной анизотропии ваморфных материалах, эффективная константа которой определяетсясоотношением Кэфф ∝ λSσ, где λS – магнитострикция, а σ – напряжения,существующие в процессе изготовления лентОбнаружено, что в исходных образцах Fe- и Co-обогащенныхаморфных лент локальные приповерхностные кривые намагничиванияразличаются, а распределения намагниченности имеют нерегулярныйхарактер, что было объяснено дисперсией приповерхностной магнитнойанизотропии, которая обычно наблюдается в материалах, полученныхметодом закалки расплава на быстровращающемся барабане.Найдено, что значения полей насыщения и коэрцитивной силы насвободных сторонах изучаемых лент меньше, чем на контактных.
Этотфакт был объяснен различающимися остаточными напряжениями,возникающими вблизи контактной и сводной сторон лент в процессе ихизготовления, а также различающейся морфологией этих сторон.Установлено, что термическая обработка изучаемых аморфныхлент существенно влияет на их магнитные характеристики. В частности,термическая обработка повышает однородность приповерхностных24магнитных свойств, при этом значения полей насыщения зависят оттемпературы отжига. В целом было установлено, что в результатетермической обработки аморфных сплавов возможен переход измагнитомягкого состояния в магнитожесткое без изменения их состава.Очевидно, что этот экспериментальный факт может быть использованпри применении указанных сплавов в практических приложениях.8.Обнаружено, что в приповерхностной области нанокомпозитныхNiFe/Cu микропроволок, полученных путем электролитическогоосаждения NiFe на медные проволоки, существуют круговые домены с±80-градусной ориентацией намагниченности в соседних доменахотносительно длины образца.
При этом основным механизмомперемагничивания выше указанных микропроволок является вращениелокальных векторов намагниченности.9.Найдено, что значение поля насыщения HS увеличивается, аширина круговых доменов d уменьшается с ростом концентрациижелеза, CFe, в магнитном NiFe слое нанокомпозитных микропроволок.Найденные зависимости HS(CFе) и d(CFе) объяснены микроструктурнымиизменениями микропроволок с изменением CFе.10.Обнаружено, что с ростом толщины магнитной оболочки внанокомпозитных NiFe/Cu и 81NMA/Nb проволоках, приготовленныхпрессованием стержней, состоящих из Cu (Nb) сердцевины, помещеннойв NiFe (81NMA) трубку, приповерхностные значения HS увеличиваются.11.Установлено, что при H < HS локальные приповерхностныекомпоненты намагниченности в нанокомпозитных NiFe/Cu и 81NMA/Nbпроволоках, параллельные приложенному магнитному полю, M||, имеютодин знак, а перпендикулярные к Н (как M⊥, так и Mn), имеютзнакопеременное, осцилляционное поведение.12.Обнаружено, что термическая обработка нанокомпозитныхNiFe/Cu и 81NMA/Nb проволок сопровождается существеннымизменением приповерхностных значений поля насыщения HS.25Основные результаты диссертации опубликованы в работах:1.
Е.Е. Шалыгина, И. Скорванек, П. Свек, В.В. Молоканов, В.А.Мельников // Инвертированные приповерхностные петли гистерезиса вгетерогенных (нанокристаллических/аморфных) Fe81Nb7B12 сплавах//Письма в ЖТФ, 30, в. 14 (2004) с. 37-41.2. Е.Е. Шалыгина, И. Скорванек, П. Свек, В.А. Мельников, Н.М.Абросимова // Инвертированные приповерхностные петли гистерезисав гетерогенных (нанокристаллических/аморфных) Fe81Nb7B12 сплавах //ЖЭТФ, 126, N3 (2004) 625-633.3. Е.Е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
