Аморфные материалы (835546), страница 41

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

Текст из файла (страница 41)

ред.2 Т. е. в поле, приложенном под некоторым углом к оси ленты. Сведенияо влиянии такого вида обработки на магнитные свойства можно найти в обзо­ре [3]*. Прим. ред.173приведены на рис. 5.50 и 5.52. Такая термическая обработка, веро­приведены на рис. 5.50 и 5.52. Такая термическая обработка, веро­ятно, может быть довольно эффективной в том плане, что с ее по­мощью удается получить на аморфных сплавах лучшие по сравне­нию с трансформаторной сталью характеристики потерь. Особенноуспешным ее применение может оказаться в случае аморфных ма­териалов, используемых для сердечников высокочастотных тран­сформаторов.5.7.АМОРФНЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫС ДРУГИМИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ МАГНИТНЫМИ СВОЙСТВАМИД о сих пор мы обсуждали только те аморфные сплавы, которыемогут быть использованы как магнитномягкие материалы. Однако,с точки зрения других функциональных магнитных свойств аморф­ные сплавы имеют, вероятно, также очень большие возможности,которые, правда, подробно пока не изучены.

Упомянутое выше при­менение аморфных сплавов, полученных напылением, для произ­водства лент магнитной записи указывает на одно из направленийпрактического использования особенностей этих материалов. Д ру­гими перспективными направлениями может служить использова­ние быстрозакаленных аморфных лент в качестве магнитострикционных вибраторов и элементов в линиях задержки, а также в каче­стве инварных материалов, что и будет кратко рассмотрено ниже.5.7.1. Магнитострикционные характеристикиКак уже указывалось, явление магнитострикции имеет место ив том случае, когда ферромагнетик находится в аморфном состоя­щий.

Для магнитномягких материалов важно было рассмотреть усло­вия создания нулевой магнитострикции. Однако наличие большой'магнитострикции можно использовать и как функциональное свой­ство с крайне интересной практической реализацией12. Особенноинтересной является возможность появления в аморфных сплавахбольшой магнитострикции в слабых магнитных полях. Впервые на1 Уменьшение размеров доменов связано с действием размагничивающего■фактора. Прим.

ред.2 Важной областью практического применения аморфных сплавов с большоймагнитострикцией являются устройства, получившие название ультразвуковыхлиний задержки (У Л З). Из магиитострикцнонных, материалов изготавливаютсердцевинный элемент этих устройств — звукопровод,, при помощикоторогоэлектрические сигналы преобразуются в акустический сигнал и наоборот. Рас­пространение акустических сигналов в звукопроводе происходит со значительноменьшей скоростью, чем электрических сигналов по элементам схемы. В результате происходит задержка сигналов во времени. Одним из преимуществаморфных сплавов является то, что они одновременно могут обладать инвар­ными и элинварными свойствами, что обеспечивает очень низкий температурныйкоэффициент времени задержки.

УЛ З широко используют врадиотехнике, вчастности, в радиолокации, цветном телевидении, для преобразования н обра­ботки (кодирование и декодирование) сигналов, а также в электронно-вычис­лительной технике. Прим. ред.174это указывалось в работе [1211;. В этой работе аморфная лентаFe78S i10Bi 2 подвергалась термической обработке при сравнительновысоких температурах (~ 4 5 0 °С ).

Затем эта лента была использо­вана в качестве магнитострикционного вибратора. Коэффициентэлектромеханической связи1 k при этом составил ~ 0,75, т. е. ока­зался довольно высоким по сравнению с кристаллическими матери­алами, которые используются в качестве магнитострикционныхвибраторов: металлический никель (/е = 0,25), сплав Ni—4,5% Со= 0 ,5 1 ), сплав F e — 13% А1 (&= 0,33), феррит Ni — Си — Со(&= 0,27 f.

Коэффициент k может быть выражен через величинумагнитоупругой энергии. Если величина k большая, то возникаютинтенсивные механические колебания, например ультразвуковыеволны. Для" того, чтобы материал давал большие значения k, необ­ходимо, чтобы он обладал высокой магнитострикцией насыщенияKs, высокими значениями намагниченности и магнитной проницае­мости. Кроме описанного выше сплава получены, например, хими­ческие соединения с редкоземельными элементами, в частности(Tb0 ,2 6 Dyo,7 4 ) Fe, с большой l s, для которых &= 0,6.

Однако химиче­ские соединения не обладают достаточной механической прочностьюи поэтому не могут быть использованы для генерирования мощныхультразвуковых волн. В этом смысле аморфные сплавы гораздоперспективнее, так как они имеют высокий предел упругости. При­менение косого магнитного поля позволяет существенно повыситьвеличину коэффициента k и изменять резонансную частоту магни­тострикционного вибратора.

Таким образом, появляется привлека­тельная возможность создания магнитострикционных вибраторовс изменяемой частотой. На рис. 5.53 показан пример зависимостикоэффициента k от напряженности косого магнитного поля.5.7.2. Инварные характеристикиИнварами называют металлические материалы, температурныйкоэффициент линейного расширения (ТКЛР) которых крайне мал12.В основе инварного поведения сплавов лежат магнитные явления.Известно, что инварными свойствами обладают аустенитные спла­вы железа: 3NiFe, 24PtFe 37Fe54Co9Cr и др. Они используются какпрецизионные материалы с малым ТКЛР.В ходе исследований магнетизма аморфных металлов инварныйэффект обнаружили в сплавах на основе железа.

На рис. 5.54 по­казаны типичные кривые ТКЛР аморфных1сплавов на основе желе­за. Эти кривые отличаются от обычных дилатометрических кривыхтем, что в диапазоне температур вплоть до точки Кюри температур­ный коэффициент линейного расширения очень мал.Особенности проявления ферромагнетизма при крайне низком1 Коэффициент k также называют коэффициентом магнитомеханическойсвязи. Прим.

ред.2 Величина Т К Л Р инваров в районе климатических температур составляет~ 1 0 -в и ниже, что более чем на порядок меньше ТКЛР,например, железа.Прим. ред.175ТКЛР называют инварным эффектом. Видно, что аморфные спла­вы на основе железа ведут себя аналогично кристаллическим ин­варным сплавам.

При этом, как следует из рис. 5.54, с ростом кон­центрации железа аномальность ТКЛР усиливается, как и в случаеаустенитных сплавов железа. Поэтому можно предположить, чтов основе инварного эффекта в аморфных сплавах лежат те же при­чины, что и в кристаллических аустенитных сплавах.Рнс. 5.53.Зависимостькоэффициентаэлектро­механическойсвязи kаморфнойлентыFe78SiioBiZ от напряжен­ности косого магнитногополя [121]:1 — лента после закалки;2 — после отжигапри410°С, 10 минРис.

5.54. Дилатометри­ческие кривые аморфныхсплавов [123]:1 — Fe8S В77; 2—Fe88 В и ;3 — Fe86 Р i s ;4 — Feeo •• Cr26B i6; 5—Fe87 Pi s ; 6 —Fe6oCr2s Pi 6Изучение причин появления инварного эффекта всегда быловажным вопросом физики твердого тела, но окончательное решениепроблемы еще не найдено [124]'. Можно лишь теоретически обоб­щить явления, протекающие в кристаллических аустенитных иаморфных сплавах на основе железа, и то с известной долей про­извольности интерпретации.

Следует подчеркнуть, что- в этихсплавах весьма велика объемная спонтанная намагниченность, чтоподтверждается расчетами на основе электронной теории. Предла­гаются различные модели, однако они не могут дать полностьюадекватного объяснения этому эффекту. Такое объяснение появит­ся, вероятно, тогда, когда будет полностью разработана теорияферромагнетизма переходных металлов типа железа.Поскольку инварный эффект в аморфных металлах проявляет­ся благодаря заметной объемной спонтанной магнитострикции,различные термодинамические воздействия усиливают его прояв17(8ление. Так, сжатие приводит к заметному снижению температурыКюри, сильное магнитное поле увеличивает вынужденную объем­ную магнитострикцию, и т. д. Хочется еще раз подчеркнуть важ­ность эхого вопроса как с практической точки зрения (разработкапрецизионных аморфных металлических материалов с низким тем­пературным коэффициентом линейного расширения), так и с точкизрения физики магнетизма вообще.Г л а в а 6.ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА АМОРФНЫХ СПЛАВОВ6.1.

ВВЕДЕНИЕОдной из причин, по которой аморфные сплавы привлекают к себевнимание как промышленные материалы, являются их особые элек­тронные свойства, резко отличающиеся от электронных свойствобычных кристаллических металлов. В настоящей главе в общихчертах рассматриваются энергетические состояния электроноваморфных металлов и сплавов в обычном (несверхпроводящем)состоянии и явления электронного переноса. Сверхпроводимостьаморфных металлов в настоящее время является предметом ин­тенсивных исследований с точки зрения как физической стороныявления, так и его практического применения, и поэтому выделенав отдельную главу.

Магнитные ^свойства амЮрфных (Металлов, так­же обусловленные электронными процессами, уже подробно рас­сматривались в главе 5, как наиболее изученные свойства аморф­ных металлических материалов, поэтому здесь мы не будем к нимвозвращаться.Плотность энергетических состояний валентных электронов илипросто плотность состояний (ПС) является фундаментальной физи­ческой характеристикой, определяющей не только электросопро­тивление и электронную теплоемкость аморфных металлов и спла­вов, но и такие их термодинамические свойства, как способность каморфизации, стабильность и т.

и.Плотность состояний в кристаллических сплавах с позиций вол­нового движения валентных электронов и потенциалов' кристалли­ческих структур изучена достаточно подробно. Что касается аморф­ных металлов, то, как указывалось в главе 3, атомные конфигура­ции в них отличаются от таковых в кристаллах полным отсутстви­ем дальнего порядка, а локальная структура ближнего порядкаописывается мозаичным распределением групп полиэдров, невстречающихся в кристаллическом состоянии. Одновременно ваморфных металлах наблюдается значительное отличие в поведе­нии валентных электронов d-элементов, что играет главную роль вявлениях электронного переноса, например в электропроводности.Этим же обусловливается также и то, что методы, разработанныедля изучения электронных состояний (например, основанные на177эффекте де Гааза — ваи Алфена), не могут быть применены к аморф­ным сплавам в том виде, в каком они применяются к совершеннымкристаллическим металлам.

Характеристики

Список файлов книги