Аморфные материалы (835546), страница 33

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 33)

5.15(.В лентах из других аморфных сплавов, полученных закалкойна диске, например Fe8oPi3C7 [61], FeNiPB [62], CoSiB [60], FeCoSiB[60] , также ббнаружены домены, разделенные 180°-ными граница­ми, и основные домены (лабиринтной структуры, см. сноску) [70].Разумеется, размеры и характер расположения основных доменов1Очевидно, лучше назвать эти домены «основными доменами лабиринтной{ структуры», поскольку часто основными до.менами называют те домены, смещением 180°-ных границ которых обеспечивается намагничивание в малых полях.щ Л р и м . ред.За,к.307137IP-различаются в зависимости от химического состава и способа по- ■лучения сплава, и, хотя это сравнительно мало влияет на величинукоэрцитивной силы (она по-прежнему остается небольшой), поле,необходимое для намагничивания до насыщения (см.

рис. 5.15),может отличаться от нее более, чемв 1000 раз.Появление доменов с 180°-нымиграницами соответствует «мягкому»намагничиванию, а основных доме­нов— «жесткому» намагничиванию.Далее, наличие на кривой намагни­чивания скачков Баркгаузена соот­ветствуетторможению180°-ныхграниц доменов в одной или не­скольких точках.

Таким образом,неоднородность магнитной структу­Рис. 5.18. Схема возиикиовенияры становится очевидной. Причиныи расположения основных маг­этого мы попытаемся выяснить ниже.нитных доменов [59, 60]5.4.3. МагнитострикцияХорошо известно, что важным фактором, влияющим на процессцамагничивания ферромагнетиков, является эффект магнитострикции. Она возникает вследствие магнитоупругого эффекта, которыйпоявляется из-за наличия самопроизвольной деформации в ферро­магнетике. Явление магнитострикции приводит к тому, что для на­магничивания необходима некоторая избыточная энергии.

Это, всвою очередь, затрудняет процесс намагничивания [63]. Однооснаяоднородная самопроизвольная деформация приводит к возникно­вению напряжений, отличающихся вдоль и перпендикулярно осиленты. Магнитострикция насыщения Ks вдоль направления спон­танной намагниченности Ms в условиях действия напряжений аопределяет величину магнитоупругой энергииЕа = — 3 /2 Xs co s20 ,( 5 ,3 )где 6 — угол между направлением действия растягивающих на­пряжений1 и вектором спонтанной намагниченности Ms. Если Л*положительна, то величина Еа максимальна, когда Ms и растяги­вающее напряжение перпендикулярны друг другу.

Минимальноезначение Еа достигается тогда, когда Ms и растягивающее на­пряжение параллельны друг другу, если ks отрицательна, то, на­оборот, максимальное' значение Е а достигается при условии, чтонаправление растяжения совпадает с Ма. Величина Еа служитмерой одноосной магнитной анизотропии, связанной с упругиминапряжениями. Однако при изменении направления действия вну­тренних напряжений Еа может изменяться таким образом, чтаэти напряжения будут препятствовать движению границ доменов,1 Внутренних или внешних.

Прим, ред-138т. е. вызывать снижение магнитной проницаемости и рост коэрци­тивной силы. Иными словами, действие неоднородных внутреннихнапряжений увеличивает магнитную неоднородность ферромагне­тика.Конкретные модельные расчеты проведены Керстеном. Резуль­таты этих, расчетов кратко рассматриваются в работе Тикадзуми[63]. В расчетах полагается для простоты, что внутренние напряже­ния Ог задаются только одномерной гармонической функцией вдольоси х:Oi= cr0cos (2 я я//),(5.4)где I — длина волны; <т0 — амплитуда внутренних напряжений.

Вэтих расчетах рассматривается только доменная структура, содер­жащая домены с 180°-ными границами, и считается, что доменныеграницы перемещаются при намагничивании только вдоль оси х.В расчетах вводится гармонический потенциал1 у (х ), определяю­щий начальную магнитную проницаемость р0 и коэрцитивную силуНс. С уменьшением I ширина доменных стенок 6 и р0 также умень­шаются, а # с возрастает. Экстремумы этих величин приблизитель­но могут быть выражены как12Pomin = 2 ф л к а 0,(5.5)Нс max = Я ^ Cfo//j.(5.6)Явление магнитострикции .имеет место также ив аморфных фер­ромагнетиках. Причиной магнитострикции является дипольноевзаимодействие между магнитными моментами электронов, кото­рое зависит от межатомного расстояния и в аморфных структурахопределяется неупорядоченными атомными конфигурациями.

Маг­нитоупругий эффект в аморфных ферромагнетиках является при­чиной появления магнитной анизотропии и соответствующей ейкоэрцитивной силы.Кратко рассмотрим методы экспериментального определениямагнитострикции и покажем, как формулы (5.3), (5.5) и (5.6)можно применить к аморфным металлам. При измерениях магни­тострикции аморфных металлических лент, полученных закалкойиз жидкого состояния, пользуются дилатометрическим методом,методом чувствительного элемента дифференциального трансфор­матора, методами измерения деформаций с помощью тензодатчи­ков.

Хорошо зарекомендовал себя метод «трехэлектродной ем­кости», позволяющий с высокой точностью определять измененияэлектростатической емкости. Подробное описание экспериментовпо определению магнитострикции последним из перечисленныхметодов, выполненных на аморфной ленте толщиной 30 мкм, можно1 Он имеет смысл энергии границы домена, зависящей откоординаты х.Прим. ред.2 Эти формулы получены из условия, что длина волны внутренних напря­жений I примерно равна ширине границы домена. Следует также отметить, чтоЦо зависит от суммарной площади границ доменов, что необходимо учитыватьпри анализе влияния различных факторов на эту величину. Прим. ред.5*Зак.307139найти в работе [64].

На рис. 5.19 показана зависимость магнитострикции (Х=А1/1) аморфной ленты из сплава FeesCoisPisCy отвеличины магнитного поля, полученная по трехэлектродной схеме[56]. Образец в этом эксперименте представлял собой пакет из 10кусочков ленты размером 1X 2 мм. Магнитострикцию можно былоизмерить при намагничивании в направлениях длины, ширины иРис, 5.19.

Зависимость магиитострикции аморфной леиты Fe65 Co15Pi3C7от напряженности магнитного поля:а Ь, с — направления внешнего маг­нитного поля; I — направление из­мерениян , 79, 6 А /мтолщины ленты (см. схему на рис. 5.19). Выражение Для магнйтострикцииХ = 2(Хц — Х±)/3(5.7)справедливо для поликристаллических ферромагнетиков, Предпо­лагается, что оно должно выполняться и для аморфных ферромаг­нетиков. Величины Л, и и XL представляют собой магнитострик­цию, т.

е. изменения длины (дилатацию, Aljl), соответственно,вдоль направления вектора намагниченности и перпендикулярноему. В случае, если характер доменной структуры таков, что век­тора спонтанной намагниченности распределяются полностью изо­тропно, то X ц и и находятся в отношении 2:1.Если теперь обратиться к рис. 5.19, то видно, что когда магнит­ное поле становится большим и достигается магнитное насыще­ние, кривые Хц иизменяются параллельно друг другу. Насы­щение X происходит вместе с насыщением намагниченности.

Такаявеличина магнитострикции называется магнитострикцией насыще­ния— Xs. Как видно из рис. 5.19, в аморфной ленте, использован­ной в этом эксперименте, несмотря на то, что дилатация в направ­лениях длины, ширины и толщины ленты различается по величинеи знаку, магнитное поле, необходимое для насыщения X, во всехслучаях практически одинаково1.Однако, если после насыщения увеличивать напряженностьвнешнего магнитного поля, то величины Яд ибудут изменять­ся вследствие проявления так называемой вынужденной объемноймагнитострикции*2. Ее средняя величина может быть выражена че­рез изменение X ц или Х±:Д » / А Я = 3 ДЯц/ Д Я = 3 ДЯ^ / ДЯ.(5.8)* По нашему мнению, данными, приведенными на рис.

5.19, последнее утвер­ждение иллюстрируется недостаточно четко. П рим . ред.2 По определению, вынужденная объемнаямагнитострякцияда >/<ЭЯ== (1/F ) ( d V / d Я). П рим . ред.140Величины Xs и Лю/ДЯ, определяемые таким образом, были изме­рены для многих аморфных сплавов1. В качестве одного из резуль­татов, полученных при изучении магнитной анизотропии и причинвозникновения коэрцитивной силы, приведем данные, представлен­ные на рис.

5.20, отражающие зависимость Xs от концентрации ко­бальта (х) в сплавах (F ei-sC o^ SiB и (Ре 1_жСож)РС. При большомсодержании железа в этих сплавахмагвитострикция насыщения Xs по­(Fe(-XcojjjSiflB,,)ложительна и довольно велика по(Ре,-хсох)и()Р,зС7PCабсолютному значению*2, но с рос­том концентрации кобальта Xs сни­жается и при х = 0 ,9 4 становитсяравной нулю.

В отсутствии железаХз отрицательна (примерно — 4 ХХ Ю -6). Поскольку для разных на­боров металлоидов (PC или SiB)магвитострикция насыщения припрочих равных условиях практиче­ски одинакова, можно предполо­жить, что тип металлоидных атомовне оказывает заметного влиянияна ее величину3*[66]. Однако введе­0,1 0,0 OJO о,вние аморфизирующих элементов ти­па циркония в сплавы с большимРис. 5.20. Зависимость магнито­содержанием кобальта приводит к стрикциинасыщенияаморфныхтому, что Xs становится положитель­ сплавов Fe—Со от концентрациижелеза и кобальта [55, 56]ной [67].Таким образом, становится яс­но, что величина магнитострикции насыщения за 1висит от химиче­ского состава сплава, поэтому далее необходимо рассмотреть, какв таком случае изменяются доменная структура и параметры про­цесса намагничивания.На рис.

5.21 дано представление о строении доменной структу­ры аморфных лент, полученных закалкой из жидкого состоянияи имеющих A s> 0 (FePC), Xs~ 0 (CoFeSiB) и As< 0 (Co^sSiisBio)[60]. В сплавах РезоРщС? и- CoSiB отчетливо видна структура, со­стоящая из основных доменов (см. сноску на с. 137) и доменов,разделенных 180°-ными границами.

Однако при нулевой магнито* В богатых железом аморфных сплавах положительные значения да>1дНпримерно на порядок выше, чем в кристаллическом ж елезе и сплавах на егооснове. Это является основной причиной инварной аномалиитемпературногокоэффициента линейного расширения в этих аморфных сплавах (см. 5. 7. 2).Прим. ред.2 Напомним, что у кристаллического железа Х3 отрицательна(примерно^-4,5-10“6). Прим, ред3 Это предположение в первом приближении оправдывается для высококо­бальтовых аморфных сплавов, но не для сплавов на основе железа.

Характеристики

Список файлов книги