Аморфные материалы (835546), страница 36
Текст из файла (страница 36)
ред.2 0 — угол меж ду наведенной при отжиге ® магнитном поле осью легкогонамагничивания и направлением вектора Ма, задаваемым внешним магнитнымполем (см, рис, 5.32,6). Прим. ред.151Рис. 5.33. Зависимость константынаведенной магнитной анизотропии Ки от температуры и времени t отжига аморфногосплава(Feo,2 Coo,8 ) 7o Si 2 , 5 8 2 7 , 5 ( F c = 410°C)[93]Рис. 5.34. Зависимость константынаведенной магнитной анизотропииКи*аморфногосплава(Feo,2Coo,8)7oSi2,5B27,5 от температуры отжига Та в магнитном поле[87]го момента, выражаемого формулой(5.10), дает значение константы одноосной магнитной анизотропии К и ~Константа К и представляет собойэнергию, необходимую для поворота векторд намагниченности от осинаиболее легкого к оси наиболеетрудного намагничивания.В практике определения Киаморфных ферромагнитных сплавовиспользуются оба эти метода.
Взависимости от продолжительностии температуры отжига, скоростиохлаждения, химического составаРис. 5.35. Закон Аррениуса длясплава измерения дают значения Кимагнитной анизотропии, наведенв интервале от 0,01 до 1,0 кД ж /м 3.ной магнитным полемв сплавеОдноосную анизотропию, харак(Feo, Coo, ) 7oSi2,5B27,s(т — среднее время релаксации при темпетеризуемую определенным значературах отжига Та).
Закон Аррением К и , можно устранить нагрениуса наблюдается такжедлявом до температур выше точки Кюэнергии магнитного гистерезисари. Однако, если после этого проWh и магнитной проницаемостивести повторную термическую об|хе [87]:работку в магнитном поле с другим1 — Wh: 1,2 эВ , 1,3-Ю 7 с -1 ; 2 —3_направлением, возникает новая осьК и - 1,4 эВ , 1,9 10»легкого намагничивания и отвечаюце :0 ,7 5 эВ ,1-10®щая ей одноосная анизотропия стем же значением К и .На рис. 5.33 показано, как зависит константа одноосной магнитной анизотропии К и от температуры отжига и его продолжительности. Основываясь на этих данных, можно заключить, что: Кипоявляется только при температурах ниже точки Кюри; при высоких температурах К и легко (т. е. за небольшое время) достигаетнасыщения, но при низких температурах, когда время релаксациибольшое, насыщения не происходит; с понижением температуры21528значение ,Ки$, соответствующее насыщению, увеличивается [93],Зависимость величины Kus от температуры отжига Та приведена на рис.
5.34. Видно, что появление анизотропии при темпер ату-,рах ниже точки Кюри связано с термически активируемыми процессами. Причиной этого является диффузия1.Из рис. 5.35 следует, что Ки подчиняется закону Аррениуса..Здесь ж е приведены значения энергий активации, определенныечерез среднее время релаксации.Полученные значения составляют~ 1 эВ, что довольно мало по сравнению с энергией активации возникновения анизотропии Ки в кристаллических магнитных сплавах(твердых растворах), для которыхполучены величины 2—3 эВ.
Нарис. 5.36 приведены зависимостиКи от концентрации магнитныхатомов в сплавах12. .Приведенныезначения Ки получены либо приизотермическом отжиге в магнитном’ поле, либо при очень медленном охлаждении в магнитном поле.Видно, что Ки изменяется по кривойс максимумом, причем при х = 0или х= 1 значения Ки малы, а максимум лежит в области составовж« 0 ,5 .'Неель и Танигути [94, 95] пред Рис.
5.36. Зависимость констанложили теоретическую модель на ты наведенной магнитной аниведения одноосной магнитной ани зотропии Ки. от концентрасплавах'зотропии Ки Дли кристаллических ции х в аморфных[90, 91]:твердых растворов. Мы попытаем ^ (Bei_х №Пво В2о12—ся применить эту модель к аморф (Fe i_*Co*b8 Вю Sii2l3—ным сплавам. В основе модели Нее(P e i_^C°x)75 Вю Si16ля — Танигути лежат следующиепредпосылки. В ферромагнитных сплавах величина квазидипольного взаимодействия между парами магнитных атомов зависит от сорта атомов, образующих эти пары3.
При высокой темпера1 Учитывая атомное строение аморфных сплавов, очевидно, лучше говоритьне о диффузии как о процессе, связанном не с переносом массы, а о взаимных,смещениях атомов на расстояния, не превышающие диаметра атома. Прим. ред.2 В отношении состава сплава 2 , очевидно, допущена ошибка — в первоисточнике [91] приведен состав (F ei-x C o ^ sS iio B iz . Прим. ред.3 В случае квазидипольных взаимодействий, в отличие от «классических»Дипольных взаимодействий, рассматривается преимущественно взаимодействиямежду ближайшими магнитными атомами, причем величина и знак этого взаимодействия отличается для пар атомов разного сорта. Есливзаимодействиемежду однотипными атомами сильнее, чем взаимодействие между разнородными атомами, как это принято в модели Нееля — Танигути, то эффект наведенияодноосной магнитной анизотропии связываютименно спарамиоднотипных магнитных атомов.
Прим. ред.15»туре вследствие диффузии, «проходящей во внешнем магнитном ноле, энергия системы диполей стремится к минимуму, в результатечего возникает новая анизотропная конфигурация атомных пар1.Число анизотропных конфигураций атомных пар разных сортовопределяется законом распределения Больцмана. С понижениемтемпературы такое упорядоченное состояние все в большей мерефиксируется (замораживается).
Таким образом возникает одноосная магнитная анизотропия с осью легкого намагничивания, совпадающей с направлением магнитного поля при термической обработке.Расчетами [63] показано, что предельная энергия магнитной.анизотропии Еи в случае, когда кристаллическая структура в возможно большей степени переходит в упорядоченное состояние,равнаЕа = -( а /* Та ) ( MsT/M s0) 4 M sTa /M s0)*x* ( 1 - х 12) cos2 0 ,(5 .1 2 )где k — постоянная Больцмана; а — постоянная квазидипольноговзаимодействия атомных пар, MsT, Ms та и Mso— величины намагниченности насыщения соответственно при температуре измерения,температуре отжига и при абсолютном нуле; х — объемная доляодного из компонентов бинарного сплава; 0 — ушл между векторном намагниченности MsT при температуре измерения и направле-'нием магнитного поля при отжиге. Константа одноосной магнитной.анизотропии Ки равна сомножителю2 при cos20.Возможность применения равенства (5.12) к аморфным сплавамследует из сравнения расчетов с данными экспериментов.
Во-первых, ось легкого намагничивания, поданным экспериментов, обычносовпадает с направлением магнитного поля при отжиге. В то жевремя согласно (5.12), энергия Еи становится минимальнойпри 0 = 0. Во-вторых, ясно, что для сплава данного составаКи ~ [(M sr/M i0 )2 (MsTa /M s0)2] /T a .(5 .1 3 )Если теперь вернуться к рис. 5.34, где связь между экспериментально опоеделенными величинами, входящими в (5.13), показанапрямой линией, то можно увидеть, что и в этом случае согласиес экспериментом довольно хорошее.В третьих, при постоянной температуре отжига связь междуК и и составом сплава должна описываться выражениемKul\(MsTlM s0Y ( M sTa IM s0)2] ~ х2 (1 — х ) 2.(5 .1 4 )Обратившись к экспериментальным результатам, приведенным на1 Описанный процесс перестройки атомов получил название направленногоупорядочения, в отличие от изотропного упорядочения, связанного с химическимвзаимодействием.
В данном случае речь идет о парном направленном упорядочении. , Прим. ред.2 Имеется в виду Киа, т. е. предельное значение К и . Прим. ред.354рис. 5.36, можно отметить хорошее их совпадение1 с (5.14). Этотеоретическое рассмотрение согласуется также с данными работы[92], полученными методом крутящего момента.Из вышесказанного понятно, что появление в аморфных сплавахмагнитной анизотропии, наведенной магнитным полем, в общих чертах можно довольно хорошо объяснить, исходя из представленийоб анизотропии, обусловленной анизотропным распределением атомных пар. В кристаллах для образования новых атомных пар, каквидно из рис.
5,37, а, необходимо, чтобы соседние атомы обмерялись местами. В аморфных же металлах, как показано на рис. 5.37,6,новые анизотропные конфигурации атомных л ар могут образовы-НеупорядоченныйтвердыйрастворНаправленноеупорядочениест во• /Рис. 5.37. Модели анизотропныхконфигураций атомных пар:а —г кристаллические сплавы [96];б — аморфные сплавы [91]; 1 —изотропные конфигурации;II —анизотропные, О©/sС ® 11ваться при смещении атомов относительно средних положенийЕстественно предположить наличие анизотропии структуры целыхгрупп атомов. Если в результате движения атомов (своего родадиффузии) аморфная структура сохраняется, то Ки может обратимавозникать и уничтожаться, что и наблюдалось экспериментально.Таким образом, оснювывнясь на теоретической модели Нееля — Танигутио том, что дипольное взаимодействие является движущей силой возникновения анизотропии в распределении атомных пар,1 В отношении сплавов системы (F ei_xCox) 78SiioB 1 2 это не совсем так.
Сами авторы [91] отмечали, что экспериментальные данные хорошо совпадают скривой %2(1— х ) г только в узком интервале концентраций 0 < х < 0 , 3 . Вне этогоинтервала расхождение между теорией и экспериментом велико. Кроме того,при х = 0 и х = 1 значения Ки не равны нулю. Это указывает на то, что помимопарного упорядочения, вклад в Ки дает также моноатомное упорядочение (подробнее см. [90], а также обзор [9 ]* ). Прим. ред.155можно объяснить некоторые закономерности появления в аморфных структурах магнитной анизотропии, наведенной магнитным нолем, и некоторые свойства ,константы Ки, связанной с этой анизотропией.5.5.4.
Стабилизация дом еновТеперь нужно вернуться назад к вопросу, оставшемуся невыясненным в разделе 5.5.2, а именно, почему при отжиге без приложения магнитного поля происходит ухудшение свойств магнитномягких аморфных металлов? Прежде всего необходимо подчеркнутьследующие закономерности.L После такого отжига на петле гистерезиса заметны значительные скачки Баркгаузена, а коэрцитивная сила.при этом довольновелика (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
