Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 22
Текст из файла (страница 22)
В технической литературе часто приводятся такой параметр магннтотвердых материалов, как коэффициент выпуклости кривой размагничивания, определяемый по формуле: у=вн„,,у(в,нш). (5.4) Однако этот параметр несет информацию о полноте нспользоввння потенциальных возможностей материала лишь при сравнительно небокьшой коэрцнтнвной силе.
Легко показать, что прн увеличения коэрцнтввной силы от нуля до Н,з=М, теоретическое значение этого параметра при максимальной возможной выпуклости кривой размагничивания будет изменяться в пределах 1...0,25. Таким образом, существенное отличие этого параметра от единицы для материалов с большой коэрцнтввной силой не означает недостаточную выпуклое|в кривой размагничивания. Поэтому для современных высококоэрцнтивных материалов данный параметр не используется. Из других, частоиспользуемых в литературе, существенных для выбора магнятотвердых материалов н достаточно очевидных параметров необходимо упомянуть температуру Кюри (для феррнмагнетнков температуру Нееля), температурные коэффициенты изменения остаточной индукции н ноэрцвтввной силы, величину поля анвзотропвн, коэффициенты временной стабильности.
В качестве справочных приводятся также характеристики механической прочности и твердости, порнстосгн, плотности, обрвбатываемостн резанием или пластической деформацией, удельного электрического сопротивления н т. п. 5.2. ПРИРОДА ВЫСОКОКОЭРЦИТИВНОГО СОСТОЯНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ МАГНИТОТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ Высококозрцитнвное состояние магнитных материалов целиком обусловлено магнитной анизотропией. В любой точке кристаллической решетки вектор самопроизвольной намагниченности имеет лишь нескольно (2...8 в зависимости от природы аннзотропии н типа симметрии кристаллической решегнн) устойчивых положений вдоль так называемых осей легкого намагничивания.
Процесс перемагничиввнвя (нлн размагничивания) для каждого микрообъема материала связан с переходом вектора самопроизвольной намагниченности из одного устойчивого положения в другое, при этом каждый элементарный магнитный момент должен перейти через направление трудного намагничивания, преодолев некоторый энергетический барьер.
Энергия, необходимая лля преодоления этого потенциального барьера, в целом по объему материала н определяет напряженность магнитного поля, перемагнвчивающего образец. Для понимания природы высококоэрци- тинного состояния весьма существенно по- натке нрвтнческого размера однодоменности, введенное в !930 г. Я. И.
Френкелем к Я. Г. Дорфманом. Все мвкроскопнческке об- разцы из ферре- н ферримагнетнков содержат в общем случае большое число ломе- нов — областей, в каждой нз которых вектор самопроизвольной намагниченности ориентирован по своему направлению легкого намагничивания. Домены разделены между собой доменными границами, имеющими некоторую избыточную по сравнению с объемом внутри домена энергию. Структура доменов в общем случае определяется из условия минимума суммы магнитостатической энергии свободных полюсных поверхностей образца (энергии магнитного поля, создаваемого образцом в пространстве) и суммарной энергии доменных границ в образце.
Прн уменьшении размеров образца магннтостатнческая энергия уменьшапгся пропорционально обьему, т. е. кубу линейных размеров образца, а энергия доменных границ — приблизительно пропорционально квадрату линейных размеров. При некотором критическом размере мвгнитостатическая энергия однородно намагниченного образца становится меньше суммы энергии одной единственной ломеннай границы, разде- лающей образец на два домена, и магнитостатической энергни двухдоменного образца.
Этот размер, при котором энергетически выгодным становится однодоменное состояние, и называется критическим размером однодоменности. Критический размер однодоменностн зависит от основных магнитных констант материала н для реальных магнитных материалов нолеблется от сотых долей до единиц микрометров. С учетом наиболее существенным дхя высококоэрцитивного состояния типов магнитной аннзотропнн для однодоменной ферромагнитной частицы теория дает следующие выражения для поля анизотропии Н;. криствллографнческая аннзотропия: Нм = а Км) ргМ„ (5.5) где К,— константа магнитной крнсталлогрвфнческой анизотропин," и — численный коэффициент, рваный 0,5...2,0 и зависящий от структуры кристалла; аннзотропня формы ферромагнитной частицы: Магнигогвердые материалы (равд.
5] Н,= (Фэ- Ф~) М„ (5.6) где Фь Н~ — размагничивающие факторы частицы вдоль длинной и короткой осей соответственно; магиитострикциоиная авизотропия (аиязотропия Напряжений): Н,=ЗХ.о/(йиэМ.), (5.7) где Х,— коистанта магнитострикции; о — одиоосиые упругие механические напряжения, действующие иа частицу. Перемагиичивание однодоменных частиц осуществляется за счет вращения вектора намагниченности. В этом случае петля магнитного гистерезиса частицы в координатах М вЂ” Н имеет прямоугольный вид и коэрцитивная сила по намагниченности совпадает по величине с полем анизотропии.
В векоторых случаях создаю~си условия для осуществления различных механизмов иекогерентнога перемагиичивания, тогда коэрцитивная сила несколько меньше поля аиизотропии. Используя экспериментальные значения величин, входящих в формулы (5.5) ...(5.7), можно видеть, что в результате всех трех типов аиизотропии могут быть получены весьма высокие значения полн акизотропии.
Отсюда вытекает очевидный путь создания высокоиоэрцитивиых материалов — получевие тем или иным методом однодоменных частиц с преобладающей анизотропией того или иного типа, распределенных с достаточной плотностью в немагиитиай матрице. Этот принцип реализован на практике во многих высококачественных высококоэрцитивных материалах. Правда, при переходе от одной однодоменной частицы к их большому количеству приходится учитывать магкитостатическое взаимодействие частиц друг с другом, которое приводит к существенному уменьшению поля анизотропии, а слццовательно.
и коэрцитивной силы по намагниченности. Это уменьшение тем больше, чем больше плотность упаковки. При приближении плотности упаковки к единице (к чему стремятся ради увеличения намагиичеиности насыщения и, следовательво, остаточной индукции) можно говорить об образовании в образце доменов или квазидомеиов (домеиов взаимодействия), т. е.
областей, состоящих из однородно намагниченных однодоменных чашяц или микрообластей. При этом доменные границы проходят по прослойкам немагнитной фазы, границам зерен и дефектам кристаллической ре. щетки, а перемагничиваиие осуществляется . путем смещения этих границ. В этих условиях процесс перемагиичивания принята описывать с помощью механизма задержки смеше- иия доменных границ, а оценивать. — разностью энергии доменной границы, проходящей через вышеприведенные неоднородности и дефекты, и энергии границы, проходящей через бездефектиые объемы материала. Поэтому второй путь создания высококачественных высококоэрцитивньж материалов — получение заведомо неоднородной структуры в материале с зццаииым распределением различных дефектов (включений немзгнитиой или слабомагнитной фазы, пор, вылелеиий различных фаз по гранидам зерен, вакансий, дислокаций и т.
п.). Расстояние между дефектами должно приблизительно соответствовать критическому размеру одиодоменносги. При этом следует иметь в виду, что дефекты повышают коэрцитивиую силу ие сами по себе, а рри наличии большой магнитной виизстропии материала, как правило, кристаллографической, ибо от последней, в первую очередь, зависит энергия доменных границ и величина потенциального барьера, который граница должна преодолеть при ее перемещении. Для материалов с очень большой магнитной кристаллографической анизотропией, кроме механизма задержки смещения доменных границ, существенную роль играет механизм задержки зародышеобразования, т.
е. обрааования зародышей обратиой полярности в однородно намагниченном до насыщения образце. Ряд дефектов в этом случае может играть обратную роль — затруднять смешение уже образовавшейся ломе иной границы, такие дефекты снижают поле зародышеобразоваиия. Для получения оптимальных параметров таких материалов приходится изыскивать технологические приемы, обеспечивающие заданное распределение одних дефектов и исключающие появление других.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
