Аморфные материалы (835546), страница 35

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

Текст из файла (страница 35)

В работе[79] рассчитана величина коэрцитивной силы с учетом упрощеннойРис. 5.27. Оптические микрофотографии поверхности быстрозакаленных аморф'ных лент [78]:а — на воздухе (стрелкой показано направление движения расплава); б — в ат­мосфере аргона; в — в атмосфере гелня; г — в вакууме; д — лента M etglas146клиновидной формы поверхностных неровностей. Эти оценки даютвеличину коэрцитивной силы ~ 0 ,0 8 А/м. Такое значение соответ­ствует наименьшей величине коэрцитивной силы, наблюдаемойныне на аморфных лентах. Следовательно, улучшение качестваповерхности аморфной ленты при ее изготовлении очень важно сточки зрения снижения коэрцитивной силы и улучшения магнит­ных свойств аморфных магнитномягких материалов.Влияние анизотропного распределения атомных парАвторы работы [80] провели электронно-микроскопическое ис­следование доменной структуры и установили, что на концах быст­розакаленной ленты домены с 180°-ными стенками весьма причудли­во изгибаются1.

Образующийся при этом узор отражает течениерасплавленного металла в процессе получения аморфной ленты.Когда расплав, соприкасаясь с поверхностью быстровращающегосяохлаждаемого валка, затвердевает с очень большой скоростью, про­исходит изменение температуры и одновременно возникают сдви­говые напряжения. Это служит причиной того, что первоначальнонеупорядоченные атомные конфигурации становятся направлен­ными вдоль течения расплава — возникает одноосная анизотропия.Для объяснения появления такой магнитной анизотропии выдвину­то предположение о существовании анизотропии, обусловленнойанизотропным распределением атомных пар. В центральных частяхаморфной ленты, как показывают результаты измерений крутящегомомента [81, 82], также имеет место существенная магнитная ани­зотропия (0,1— 1,0 кД ж /м 3).

Этот факт тоже можно объяснитьанизотропным распределением атомных пар.5.5.СПОСОБЫ УЛУЧШЕНИЯ СВОЙСТВМАГНИТНО-МЯГКИХ АМОРФНЫХ МЕТАЛЛОВКак былопоказано ранее, в быстрозакаленных аморфных метал­лических лентах существенную роль играют закрепление границдоменов и магнитная анизотропия. Ясно, что если устранить причиныэтих явлений, то можно добиться улучшения магнитных свойств.В этом разделе будут рассмотрены некоторые возможности повы­шения магнитных свойств аморфных металлов, в )частности, путемпроведения термической обработки и приложения растягивающейнагрузки.•5.5.1. Структурная релаксацияЕстественно предположить, что поскольку термическая обработ­ка приводит к релаксации аморфной структуры, при которой имев­шиеся ранее в аморфном материале внутренние напряжения могут1В работе [80] исследовали высококобальтовый сплав с «нулевой» магнитострикцией, что позволило изучить особенности доменной структуры, не услож­ненные влиянием магнитоупругой энергии Е .

Характер доменной структуры вэтом сплаве воспроизведен в обзоре [9] *, где также подробно обсужден меха­низм образования рассматриваемого вида магнитной анизотропии. Прин. ред-147исчезнуть, то в результате магнитная анизотропия и закреплениеграниц доменов в значительной степени будут устраняться. Рис. 5.28показывает, как изменяется коэрцитивная сила Нс и параметр ре­лаксации напряжений rs/r a в зависимости от температуры термичес­кой обработки. Видно, что параметр rs[ra увеличивается с ростомтемпературы, а Я с уменьшается. Увеличивается также остаточнаянамагниченность [83]. Параметр релаксации определяется следую­щим образом.

Аморфная лента плотно обматывается вокруг квар­цевого кольца радиусом rs, закрепляется и в таком виде подверга­ется термической обработке. Затем лента освобождается и измеря­ется радиус свободного изгиба га. Отношение rs/ r aвыражает нечтоиное, как степень уменьшения внутренних напряжений при релак­саций1.

Таким образом, возвращаясь к рис. 5.28, можно сказать,Рис. 5.28. Повышение магнитных свойств быстрозакаленных аморфныхлентпри отжиге: 'а — релаксация напряжений (rs/ra) и коэффициент ( M T— M i ) / ( M n — M i ) t харак­теризующий повышениеостаточнойнамагниченностиаморфногосплаваNi4oFe4oPi4B6 [83]; б — изменение коэрцитивной силы при отжиге сплава Fe8oPi3 C7(время отжига — 10 мин) [84]что уменьшение Нс обусловлено релаксацией внутренних напряже­ний,Аналогично ведут себя ленты'Ъз аморфных сплавов других хи­мических составов.

Можно считать, что релаксация напряженийпри термической обработке является эффективным средством улуч­шения магнитных свойств. Однако при превышении температурытермической обработки выше определенного значения наблюдаетсясильный рост # с (см. рис. 5.28). Это резкое повышение Нс проис­ходит вблизи температуры кристаллизации аморфного сплава, по1 Это не совсем точно.

Параметр г , / г л в первую очередь отражает степеньрелаксации напряжений, создаваемых при свивке ленты в кольцорадиусомr s. Только в том случае, если принять, что релаксация этих напряжений и на­пряжений, возникающих при закалке из жидкости, протекает одинаково, заклю­чение автора будет обоснованным. В этой связи интересмогут представлятьработы [19, 50]*, где обсуждается связь между релаксациейнапряжений иизменением магнитных свойств аморфных сплавов разного состава. Прим.

ред.148этому .наиболее вероятной причиной .закрепления границ доменовздесь является появление кристаллов. Подробное исследование, вы­полненное в работе [61], показало, .что при этом .коэрцитивная силавозрастает до величин ~ 8 • 103 А /м. Таким образом, кристаллиза­ция вредна для .магнитномягких аморфных материалов, но, наобо­рот, полезна для магнитножестких и с этой точки зрения заслужи­вает серьезного изучения. Предполагают, что на начальной стадиикристаллизации появляются мельчайшие кристаллиты размером~ 10 нм, поэтому возникает возможность для образования однодоменного магнитного материала1.

Недавно получено сообщение отом, что в аморфных сплавах системы Fe—В, содержащих РЗМ,в подобных условиях получена коэрцитивная сила 5,6 • 105 А/м [85].5.5.2. Влияние отжига в магнитном полеРис. 5.28 является классическим примером того, как термичес­кая обработка улучшает свойства .магнитномягких аморфных ма­териалов. Однако не для всех аморфных магнитных сплавов этотспособ является достаточно эффективным. Иногда термическаяРис. 5.29, ПетлигистерезасплаваJFegCoroSiisBiof^-s^O)после отжига при различныхтемпературах [87]Рис. 5.30. Петлигистерезисасплава FeraCosSiisBio(Xs» 0 ,Г * = 4 6 0 ° С < 7 \:) [86]:а — закаленное состояние; б —после отжига при 400°С; в —после охлаждения в магнитномполеобработка приводит даж е к ухудшению магнитных свойств. Нарис.

5.29 и 5.30 представлены как раз такие случаи для сплавовна основе кобальта и железа. После проведения отжига петля ги­стерезиса расширяется и коэрцитивная сила увеличивается по срав­нению с закаленным состоянием. Зависимость коэрцитивной силы1 Очевидно, имеется в виду магнитный материал, коэрцитивная сила кото­рого определяется механизмом перемагничивання мелких однодоменных частицкристаллической фазы. Прим. ред.149/'сплавов на основе кобальта от температуры отжига приведена нарис.

5.31. Заметен рост Нс в области температур от 200 до 300°СПосле этого Нс снижается, но при высоких температурах отжигаснова возрастает. Этот повторный рост Нс при температурах отжи­га, близких к температуре кристал­лизации Тегу, уже рассматривалсяранее.Таким образом,, обычный отжигдля релаксации напряжений непредотвращает увеличения коэрци­тивной силы при 200—300°С. Сле­довательно, необходимо изыскатьдругой способ ее снижения. В пер­вую очередь здесь имеет смысл об­ратить внимание на такую опера­цию, как проведение отжига в маг­нитном поле. На рис. 5.30 и 5.31показано, как изменяется петлягистерезиса и величина коэрцитивлой силы при отжиге в магнитномдоле.

Представляет несомненныйинтерес вопрос о выяснении причинРис. 5.31. Зависимость коэрци­тивной силы, измеренной притого, почему отжиг в магнитном по­комнатнойтемпературе,отле столь эффективно предотвра­температуры отжига Та (штри­щает рост Я с. Ниже мы попытаем­ховая линия соответствует от­ся дать ответ на этот вопрос.жигу в магнитном поле) [55]5.5.3. Магнитная анизотропия, наведенная отжигомв магнитном полеХорошо известно, что отжиг кристаллических магнитных мате­риалов (или их охлаждение) в магнитном поле как в случае магнитномяших, так и магнитножестких материалов приближает фор­му петли гистерезиса к прямоугольной и поэтому является эффек­тивным способом улучшения магнитных свойств1.

Кроме того, из­вестно также, что это происходит из-за появления наведенноймагнитным полем одноосной магнитной анизотропии.Проведены исследования этого вида магнитной анизотропии ваморфных сплавах [84, 89—92], в результате чего физическая сто­рона вопроса все более проясняется.На рис. 5.32 приведены две схемы измерения энергии наведен­ной магнитной анизотропии в быстрозакаленных аморфных метал­лических лентах.

Они основаны на том, что наведенная магнитнаяанизотропия является одноосной. Способ, показанный на рис. 5.32, а,состоит в том, что отжиг и охлаждение |Проводятся в магнитномполе, совпадающем по направлению с осью ленты, после чего изме1 Механизм влияния отжига в магнитном поле для этих типов материаловразличен. Ниже речь будет идти только о механизме этого влияния в магнит­номягких сплавах.

Прим. ред.150ряетця намагниченность в направлении оси ленты (кривая намаг­ничивания 1). К'роме того, проводится отжиг в магнитном поле,приложенном в направлении, перпендикулярном оси ленты, итакже снимается кривая намагничивания вдоль оси ленты (криваянамагничивания 2). Разность между энергиями намагничивания,полученными но этим двум кривым, дает энергию наведенной маг­нитной анизотропии1 Еи:MsД S = |* Н d (Mi — Мг ),бгде AS — плогцадь, заключенная между кривыминия M i и М2; M s — намагниченность насыщения;ность магнитного поля.(5 .9 )намагничива­Н — напряжен­Рис. 5.32. Методы измерения энергии магнитной анизотропии, наве­денной магнитным полем:а — измерение намагниченности; EUgmax ^ эн ер ги я наведенной маг­нитной анизотропии; Я , — охлаждение в поперечном магнитномполе в плоскости ленты; Я ц — охлаждение в продольном магнит­ном поле;6 — измерение крутящего момента; Ей — минимум энергии; 1 — дис­ковый образец; 2 — направление приложения магнитного поля приохлажденииМетод, представленный на рис.

5 .32,6, носит название методакрутящего момента. Диск, вырезанный из аморфной ленты, отжи­гается и охлаждается в магнитном поле. Измеряется крутящий мо­мент L при повороте такого диска по направлению магнитного по­ля. В случае одноосной анизотропии L можно выразить как12£ = 2 Кц sin 2 9.Кроме того, так как(5 .1 0 )L есть производная от энергии анизотропииEu, L (Q )= dE ufdQ, тоЕй (9) = — К в cos2 в.(5 .1 1 )Величина, равная половине максимальной амплитуды Lm крутяще-1 В данном случае она представляет собой константунаведеннойод ­ноосной магнитной анизотропии Кп- Прим.

Характеристики

Список файлов книги