книги из ГПНТБ / Стабильность свойств ферритов. (Анализ физических свойств при внешних воздействиях, прогнозирование. Элементы проектирования)

П р о д о л ж ен ш т а б л . 30

228

что отклонение от состава и посторонние фазы в них от­ сутствуют. Температурные зависимости тепловых сопро­ тивлений иттрий-железных гранатов с замещением ионов железа ионами алюминия для различных составов пред­

в первом приближении зависимости для всех исходных составов, достаточно близких зависимостям, подчиняю­ щимся закону Эйкена, с достаточной точностью описы­ ваются формулой (4.48). В районах ферромагнитных превращений наблюдаются характерные аномалии (ма­ ксимумы и следующие за ними минимумы). Значения

5,2 Вт/м-К и 3,35 Вт/м-К, что соответствует данным, приведенными в работах (30, 188]. Однако для монокристаллического образца эти же значения, усредненные по

229

кристаллографическим осям, составляют 7,6 Вт/м-К и 4,2 Вт/м-К. Это различие для моно- и поликристалла идентичного состава могут в первом приближении коли­ чественно характеризовать влияние межграничных про­ слоек и других дефектов поликристаллических образцов,

обусловливающих возникновение дополнительного тепло­ вого сопротивления.

В процентном отношении вклад теплового сопротив­ ления межграничных прослоек при температуре 200°С от общего теплового сопротивления составляет 2 0 %, а при температуре 25 ° С — 32%. Эти соотношения соответству­ ют физической сущности процесса теплопроводности, так как при высоких температурах доминирующую роль играет процесс фонон-фононного рассеяния, а с пониже­ нием температуры увеличивается длина свободного про­ бега фононов и возрастает влияние зернистого строения вещества. Физическая природа аномалий в районах то­ чек Кюри обусловлена суммарным действием скачка удельной теплоемкости и упругих параметров кристалла и достаточно подробно рассмотрена ранее. Оценка элек­ тронной составляющей коэффициента теплопроводности для ферритов исследуемых составов по формуле (4 .4 5 ) позволяет пренебречь ее влиянием ввиду малости. Для оценки фотонной составляющей использовалась формула (4.46). Длина свободного пробега фотона для поликри­ сталлических материалов ищется по формуле

^фот ^кр ^вещ’ ( 4 -5 7 )

где /вещ= 1/К ' , /кp~d-, К ' — коэффициент поглощения ве­ щества, /кр — длина свободного пробега фотона, обуслов­ ленная рассеянием фотонов на границах кристалла, d — средний размер кристалла (для поликристаллов — раз­ мер зерна).

Оценка фотонной составляющей коэффициента тепло­ проводности для приведенных на рис. 4 . 2 7 составов, со­ гласно (4.46) и (4.57) позволяет также пренебречь ее влиянием для поликристаллических гранатов, так как вклад / ф 0Т может составить при 3 0 0 ° С не более 2 % , что лежит в пределах ошибки измерений. Следовательно, из­ меренное значение коэффициента теплопроводности по­ ликристаллических феррогракатов обусловлено главным образом решеточной и частично магнитной компонентой, которая проявляется в аномалиях при ферромагнитных

230

превращениях и изменении угла наклона R — f(t) до и после этих переходов. Исследуемая группа поликристаллических материалов находит в настоящее время широ­ кое применение в различных приборах и устройствах, и приводимые экспериментальные данные относятся к про­ мышленным маркам ферритов. Представленные на рис. 4.27 экспериментальные функции приведены к нуле­ вой пористости, в соответствии с формулой (4.51). При необходимости эти функции можно пересчитать по фор­ муле (4.51) для образцов с известной пористостью,

На рис. 4.28, 4.29 приведены температурные зависи­ мости теплового сопротивления двух партий гексаферри­

в обычной атмосфере. На рис. 4.28,а кривые 1—9 соот­ ветствуют следующим значениям х: 0,5;0; 0,75; 1,75; 1,25; 0,25; 2; 1; 1,5, а на рис. 4.28,6 кривые с аналогичными номерами соответствуют значениям х: 0,75; 0,5; 1; 0; 2; 1,75; 1,25; 1,5; 0,25. На рис. 4.29 представлена зависи­ мость приведенной теплопроводности (кривые 4—6) и скорости распространения звука (кривые 1—3) от состава (от х) для Y3 Fe(5 - X)Ala;0 1 3 (кривая 1),

231

Ва2 2 п2 _жСо*Реі2 0 2 2 при обжиге на воздухе (кривая 2), Ва^Пг-жСожРеідОгг при обжиге в кислороде (кривая 3). Кривые 4—6 сняты для тех же составов и режимов об­ жига. Для рассматриваемой группы поликристаллических ферритов с гексагональной структурой температур­ ные зависимости теплового сопротивления также подчи­ няются закону Эйкена (4.48); при этом в районах точек Кюри замечаются характерные изломы, после которых изменяется угол наклона функции R —

Приведенные на рис. 4.29 зависимости теплопровод­ ности и скорости звуковых волн от состава описываются изменением коэффициента энгармонизма колебаний по формуле (4.48) и изменением энергии связи при заме­ щении элементов в решетке. Поскольку данные составы весьма пористы и гигроскопичны, необходимо было в жидкую контактную смазку добавлять графитовый по­ рошок для повышения ее вязкости. Значения коэффици­ ента теплопроводности для поликристаллического образ­ ца Ва^ПгРецОгг при температурах 25°С и 200 °С соот­ ветственно равны 1,76 Вт/м-К и 1,38 Вт/м-К, а для монокристаллического образца того же состава эти значе-

2 3 2

R,M°C/ßm

233

234

235

ния, усредненные по кристаллографическим осям, со­ ставляют 2,94 Вт/м-К и 2,32 Вт/м-К. В табл. 32 и 33 нриведены тепловые свойства основных марок и составов ферритов с гексагональной структурой и структурой ти­ па граната.

О физическом механизме магнитной составляющей теплового сопротивления ферритов

и антиферромагнетиков

Наиболее общим для большинства рассмотренных экспериментов является следующее.

выше).

2. Наличие изломов температурных кривых R(T) и аномалий в районах Ѳс,ѵ, причем tgai обычно меньше, чем tg ü2 (углы наклона сц и аг обозначены на рис. 4.30).

3. Чем больше разница между температурами Дебая (Ѳд), Кюри, Нееля (0c,jv) тем более заметны аномалии

и изломы (из теории следует пропорциональность про-

236