Магнитные и магнитоупругие свойства аморфных металлических сплавов на основе железа (31.05.2010)

Автор: Гаврилюк Алексей Александрович

Перед проведением исследований аморфные металлические ленты проходили термическую или термомагнитную обработку (ТМО). Целью ТМО являлось снятие в образцах внутренних закалочных напряжений и наведение в них одноосной анизотропии с осью легкого намагничивания, ориентированной перпендикулярно длине образца. Термомагнитная обработка проводилась в вакууме 10-6 мм.рт.ст. Магнитное поле, прикладываемое в плоскости ленты в процессе ТМО, составляло 40 кА/м. Время выдержки образца при заданной температуре составляло 20 минут с последующим медленным остыванием в печи.

Другим способом обработки аморфных металлических лент и проволок являлась их обработка постоянным электрическим током на воздухе в течение 2 минут. Плотность тока обработки аморфных лент и проволок варьировалась в зависимости от состава образцов и их геометрических параметров.

Для наблюдения доменной структуры и процессов перемагничивания аморфных металлических пленок, полученных методом ионно–плазменного напыления в магнитном поле, использовался магнитооптический метод, основанный на меридиональном эффекте Керра.

- эффекта рассчитывалась из выражения:

(11.2.2)

В ряде случаев измерялась также величина

(12.2.2)

- резонансная частота в отсутствии магнитного поля, fa- антирезонансная частота.

Для определения квазистатических кривых намагничивания и петель гистерезиса аморфных металлических лент и проволок разработана установка, с использованием баллистического метода. Измерительное устройство состояло из 3 катушек: соленоида, создающего постоянное магнитное поле, катушки, создающей поле смещения (компенсация поля Земли), и измерительной катушки, намотанной на образец. Величины коэрцитивной силы HC, остаточной индукции Вr и дифференциальной магнитной проницаемости µ, для исследованных лент и проволок определяли из анализа петель гистерезиса.

Для исследования динамических магнитных характеристик аморфных металлических лент и проволок разработана автоматизированная установка, которая посредством измерения динамических магнитных петель гистерезиса позволяет исследовать частотные зависимости магнитных параметров материала. Установка создана на базе АЦП ЛА-н150-14PCI и генератора ГСПФ-053. Для управления измерениями и обработки результатов разработано специализированное программное обеспечение, позволяющее осуществлять выбор режимов перемагничивания и измерения, установку начальных условий эксперимента (частоты и напряжения сигнала генератора), автоматическую запись результатов измерений в удобном для обработки виде и отображение их в виде графика на экране монитора.

Во второй главе приводятся результаты исследований доменной структуры и процессов ее перестройки под действием магнитных полей и упругих растягивающих деформаций аморфных металлических пленок полученных методом ионно – плазменного напыления в магнитном поле.

Основными механизмами перемагничивания пленок при приложении магнитного поля вдоль ОЛН пленок являются процессы смещения доменных границ (рис.1), а при приложении магнитного поля вдоль оси трудного намагничивания (ОТН) – процессы поворота намагниченности (рис.2). Независимо от состава и геометрических размеров пленок, процесс перемагничивания имеет неоднородный характер, что связано с наличием угловой и амплитудной дисперсии поля анизотропии. В пленках наблюдается уменьшение поля намагничивания смещением доменных границ при приложении переменного магнитного поля вдоль их ОТН.

При приложении переменного магнитного поля вдоль ОТН полосок шириной 1-2 мм в них наблюдалось колебательное движение доменных границ, которое может быть объяснено на основе представлений об изменении их структуры под действием переменного магнитного поля (предположительно, блох-неелевском переходе).

Равновесная ширина полосовых доменов d определяется из условия минимума суммы магнитостатической энергии ?m, связанной с взаимодействием магнитных полюсов на краях полоски и энергии доменных границ ?w [6]. При изменении структуры доменных границ происходит изменение величины ?w [7]. В результате уменьшается равновесная ширина полосовых доменов.

а б в

г д е

= 1300 А/м.

Приложение упругих растягивающих деформаций, ориентированных перпендикулярно ОЛН пленок, приводит к уменьшению поля намагничивания исследованных образцов, как для перемагничивания их путем смещения доменных границ, так и для перемагничивания механизмом вращения намагниченности.

В магнитострикционных полосках с одноосной наведенной анизотропией наблюдается влияние последовательности приложения упругих растягивающих напряжений и магнитного поля на процессы перестройки доменной структуры, что объяснено на основе положений модели Стонера – Вольфарта [8] с учетом влияния растягивающих напряжений на поле анизотропии и ориентацию ОЛН образца [9].

наклона ОЛН полоски по отношению к направлению перпендикулярному ее длине.

а б в

= 600 А/м.

и ОЛН составляет 900, построена критическая кривая, разделяющая различные процессы перестройки полосовой доменной структуры.

в относительно слабых магнитных полях.

можно представить в виде [10]:

соотношением:

не наблюдается.

-эффекта:

-эффекта имеет следующий вид:

можно представить в виде:

- эффект становится положительным.

у лент составов Fе81,5B13,5Si3C2 и Fe67Co10Cr3Si5B15.

В четвертой главе рассмотрен вопрос о влиянии изменения структуры доменных границ под действием магнитного поля, направленного перпендикулярно ОЛН ленты, на изменение магнитных и магнитоупругих параметров аморфных металлических лент на основе железа. В результате изменения структуры доменных границ уменьшается равновесная ширина полосовых доменов, а также изменяется ход зависимости модуля упругости в магнитном поле.

=4300С.

Выражение для магнитной восприимчивости ?b ленты в модели вращения намагниченности с учетом блоховских доменных границ записывается в виде:

в виде:

могут быть описаны из соотношений:

- магнитоупругая деформация, а ?, ?, ? и ? - вторые производные свободной энергии ферромагнетика по магнитным и магнитоупругим параметрам. При блох-неелевском переходе структуры доменных границ ?, ?, ? и ? претерпевают разрыв.

запишется в виде:

смещается в область меньших Н, что подтверждает сделанные выводы. На основании полученных результатов делается вывод о том, что индуцированный магнитным полем, ориентированным перпендикулярно ОЛН аморфных металлических пленок и лент, блох – неелевский переход структуры доменных границ протекает подобно фазовым переходам второго рода.


загрузка...