Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Мишин Д.Д. Процессы намагничивания и перемагничивания в магнетиках конспект лекций

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
4.22 Mб
Скачать

z

Рис.5-11. Ориентация междоменной границы, дислокаций, вектора Бюргерса и касательной к дислокации

- 59 -

где А/ - суммарная длина всчх диолокаций в объеме V . Интегри­ рование по телесному углу Si производится по полусфере.

г) Дислокационная теория магнитной восприимчивости и коэр­ цитивной силы магнитных материалов.

Коэрцитивная сила и восприимчивость кремнистого железа опре делаются выражениями

 

 

 

Го

h и

 

(5-89)

 

 

 

~ Я, I

 

 

 

 

 

ъ-*4

 

 

ЛАН¥1"'

<5-»>

где

Р

-

оуммарная

сила,

действующая на доменную границу со сто ­

роны

диолокаций, I

j .

— намагниченность насыщения,

L t - попереч -

ный

размер домена, 1Л1£3 -

площадь доменной границы. Если предпо­

ложить,

что суммарная

сила

F (х) является случайной однородной

функцией

гауосовского

типа, то можно написать

 

Для хаотического распределения дислокаций

 

Выг &<% ? *fafi*ftvf<fc

rj f*M ® ,

(5-43)

где fi - длина дислокационной

петли.

^ 5 4 4 ^

При fn?S величина Л близка к S . Интегрирование по V производится в

пределах

объема

доменной

границы.

Учитывая (5-36) и (5-37) и считая, что $ принимает значения

а С100 >

и а/2

< Ш >

, выражения (5-43) и (5-44) приводим к

виду

 

 

 

Вм = ЪЛ1л

I,

a* UfclAfao

(г, г).

( 5 _ 4 5 )

i if^ifus

(г,г)

Li(с,-ся)1Л*о,*

f

CIAZJJ

(5-46)

Здесь

функции распределения j Ю О ! Г У I I I Н 0 Р и и Р ° в а н ь < соответст­

венно

условиям

 

 

 

 

 

Jjuicls^rftH

 

,

 

(5-47)

гдеА^тоо' Nii\

-

объемная

плотность

дислокаций

с векторами Бюр-

 

герса асЮ0> и а/2 < Ш > .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В формулах (5-45) и (5-46) tf

-

проекция

касательной к дис­

локации

на плоскость,

перпендикулярную

ё

\ fjr

- проекция каса

-

тельной

на направление

а ;ае- параметр

решетки. Области

интегри

-

рования Л{Л1}ЛХ

 

указаны

на рис. £

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим

три вида

дислокационной

структуры.

 

 

С л у ч а й I . Дислокации с

вектором

Бюргерса а/2 < Ш >

отсутству-,

ют,

дислокации с

вектором Бюргерса а< 100> преимущественно винто­

 

вые,

то

есть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где $ (х) - трехмерная дельта - функция. Тогда из (5-45)и (5-46)

З а -Ул 2 ) & 1> л 3

at *„ А /

4 0 0

,

( 5 _ 4 9 )

=

€UL%ailT*/f*o0

 

 

 

(5-50)

 

-

61 -

 

 

 

- 62 -

Соответственно из (5-41) и (5-43)

Отсюда видно, что температурный ход

H Q и ^ а

не

будет зависеть от

температурного

хода константы магнитострикции

Я

JQO

'

С л у ч а й 2.

Дислокации с вектором Бюргероа

а / г с Ш х о т с у т с т в у -

ют", дислокации

с вектором Бюргерса

типа а<Г00> имеют

тенденцию бнть

чисто краевыми,

то есть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5-58)

Из (5-45)и (5 - 46):

 

 

 

 

$,r-i*>»o"*..

^f^^-^/jL

 

 

 

(5_55)

Тогда

из

( 5 - 4 1 ) и ( 5 - 4 2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5-56)

U

-

, * U

 

'

/ ^

I.

 

(5-57)

*

а~

a.>S1'Hcvcl)AlDaLi

3*М,аЯ,о,

'

Здесь на температурный ход коэрцитивной силы и начальной восприим­

чивости константа

магнитострикции

^

JJJ

влияния

не оказывает.

Из

сравнения

(5-52)

с (5-55) и

(5-53)

с (5-56)

видно,

что при

одной и

той же объемной плотности, но при различной ориентации дис-?

локаций

коэрцитивная сила и начальная восприимчивость различаются в

несколько

раз.

 

 

 

 

 

С л у ч а

й 3.

Дислокации

с

вектором

Бюргероа

а < 1 0 0 > отсутствуют,

имеются

только

дислокации

с

вектором

Бюргерса

а / 2 < I I I > .

- 63 -

Тогда И8 (5-45)п(5-46)

 

 

Ь(0]*&lx

Lt а? »ы Ли,[Ух(с,• ct)UiOB+

| с / д 5 « ) , ( 5 " 5 8 )

 

°

 

(5-59)

Ив (5-41)и(5-42)

"'*'М„>1

 

 

 

'

(5-60)

 

 

2)at •

 

Рассмотрим влияние дислокащ.Л на коэрцитивную силу магнитных ма­ териалов типа кремнистого железа с учетом трех констант магнитострикции.

Тенвор магнитострикцион.1ых деформаций для кристалла кубиче­ ской симметрии имеет вид

 

 

 

ТЛ

 

и . . - . ^ ^ l a ^ s ^ / i ( 5

" 6 1 >

 

 

 

 

У

/

/п.о

*

О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п.о

 

 

 

 

где

-

направляющие косинусы

спонтанной

намагниченности,

С в л ) ^ ^ -

магнитострикционные константы.

 

 

 

Принимая оСх в

CosyU(x)

,

где

 

{*)

- угол

между /0017

и направ­

лением локальной намагниченности, и ограничиваясь в (5-61)

членами

четвертого

порядка по

оС( ,

найдем для (100) I80°Jдоменной

грани­

цы компоненты тензора

деформации

 

 

 

 

 

 

 

Uii

--h.ib,

Cofyfr)

t hs Cosy*fagCnyrfo + A¥

 

 

 

 

1l^-fi,th,

Unkj((K i

* hi CosxJf(x) Sin/K*j +

 

 

 

 

 

* h< Stn'Jk(*}

;

 

 

 

 

 

 

UiST

UairAj

Cosjt(xt

SinJ*fr),

 

(5-6

- 64 -

где

Л." Coo, h,--c0il ht-.&00i hi=Ci0j h„--Coz.

В выражение силы Пича-Колера должно входить не полное внешнее напряжение, а только его сдвиговая часть, поэтому вместо и следует подставить

?ис =

- ' / з Si* Си,

(5-6В)

где <QK - тензор магнитострикционных напряжений. Компоненты б\к нормируются так, чтоо'ы они были равны нулю на бесконечности.

После преобразований получим

 

 

& = У« (с, *сл)Ь&л

ajj

 

 

(h. * h>) (с, - С, )CasjUfr;

- '/tj h„ [с,

-С,)

'Jju^),

?,"=-(/>, + k)lc,- CJ&s*u/xj-

Ya К(cr<U)

Sin'

i/trf,

 

(5-64)

где C p

Cg, C3 - модули упругости кристалла кубической симметрии.

С учетом

выражения (5-6В) имеем с точностью до членов четвертого

порядка

по ot-f

ty^fifp-

S h -fr'

(5-65)

где

.

j 1

К - константа анизотропии, &о ~ параметр решетки, А - обменный интеграл.

Нормальная компонента силы, с которой доменная граница взаимодействует с дислокацией, равна

 

 

 

 

 

 

 

 

(5- 47)

где О

 

- вектор

нормали

к поверхности

, натянутой на

дислока­

ционную

петлю, о

- вектор

Бюргерса,

^ -

тензор

экстра-напряже­

ний домен

ой границы, дислокационные

петли

будем

считать

плоскими,

- 65 -

после преобразований

получим

 

Ft = - (ht +h9 Не, • сх)(6л

-6Л%) [&f(x}

^ CoSurxi dx -

^ | ^ ^ - ^ М ' 4 ^ ^ / ^ ^ ^ > ^ ^ -

(5-

где f(x)

' yi(x?¥t(x) ~ Д и а м е т Р дислокационной петли. Для дислока­

ционного

сегмента длиной £ , параллельного доменной границе и

от ­

стоящего

от ее середины на расстоянии Х0

 

( 5 _ 6 g )

Сравнивая почленно (5-68) и (5 - 69), находим эффективную длину вза­

имодействия

для каждого члена.

 

 

 

 

Рассмотрим

эффективную длину взаимодействия, связанную с треть­

им членом

в

(5- 69) .

 

 

 

 

 

 

 

а) дислокационный сегмент полностью пронизывает доменную гра­

ницу. Находим

 

 

 

 

 

 

 

 

J

"**

x/<f.

 

 

 

 

 

 

 

(5-70)

где

« ' «

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) Дислокационный сегмент находится Bir/три доменной грани­

цы. Предполагая эллиптический случай дислокационного

сегменте,

имеем

 

 

г

°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ь

= 2./ЯК&1.

 

 

 

(5_71)

гдеДГ^- координата левой вершины эллипса,

я а.,

£ -полуоси

эллипса. Правая часть выражения£5-71) может быть переписана сле­

дующим образом

$.fatf0I=

41>ЯЯ&0

Га№'\/х'(121&)

 

 

 

 

 

 

 

 

<i0

ZaSo

. S

i

n

f

=

Sw Zti(x 'y T i; dxf .

 

(5—72)

 

 

 

 

и

 

*s

.

 

 

А так как/£гу;

 

i

и ^Х.{Ла£^) -

монотонная

функция, правая

часть

(5-71)

зависит

от

о-/^0

так

же слабо,

как

и

- 66 -

и в первой приближении полагаем, что

CJJ> и

гд е

1/»аумаксимальное

значение величины I

в (5-64) как функции

от

-Ко .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для хаотического распределения дислокации,как уже было от­

мечено

выше,

коэрцитивная

сила может

быть

вычислена следующим

об -

 

 

ПС

A I s

s

У^йг V

8

l o )

>

(5_7

где

I s - спонтанная намагниченность,

3

-

площадь ыеадоиенной

гра­

ницы,

£ -

толщина домена, а значения корреляционной функции

В(х)

и ее

второй

производной

при Jf = о вычисляются по формулам

 

где угольные скобки означают среднее значение.

Возводя выражение (5-71) в квадрат и используя понятие эф фективной длины, первое из выражений (5-75) напишем в виде

В1о)

--(h,ihHf(c,-сх)*(4л

- М}*<&*^>(*,

бе#,я

*

' 4 £f JA<

Qi„ %U (*) >

(к*

+ ке

ее#, u )

-

<CoS*/t(*}

> • (л-, ге#,з>

* /с* {eft

uj( *r

**ff,a>

-1

 

•ncstefru).

 

 

 

(5-76)

ьдеоь коэффициенты ft L- не

зависят от 80 . Средние значения от

и

 

-

67 -

обращаются в нуль. Зависимостью выражения

^fnL.J~^!lsil

от &D можно пренебречь. Тогда из (5-70), (5-73)

получим в прибли­

жения д*-

hi + fibl'^У^и.^шфяжр.иив для коэрцитивной

силы

' # ' " 4

^Vo

htihi+h*)^)1]^}

f

(5-77)

где коэффициенты с зависят только от дислокационной структуры

 

 

 

(5-78)

При таком выборе коэффициентов а-и коэффициенты

будут

одного

порядка. В выражение (5-77) константы магнитострикции

ht

, fyg

не входят, эначит, в нашем приближении они не оказывают

влияния

на коэрцитивную силу.

 

 

 

 

Рассмотрим две характерные для кремнистого железа

дислокацион­

ные структуры.

 

 

 

 

С л у ч а й I . Дислокационные петли с вектором

Бюргерса & - £

* Ш > лежат в плоскости скольжения { н о ]

, вектор

Бюргерса ле ­

жит в плоскости скольжения. Для кремнистого

железе

(^t/h1)\

0 , 0 1 .

Температурная зависимость коэрцитивной силы будет определяться сле­ дующей формулой

Н(,т], CodШ+Л±£1>[СЛ(г)-ct(7)]•

(5-79) где Of. -зависит от дислокационной структуры. Вычислим отношение Не (г* боо*к/ в предположении, что последние два члена под кор-

нем в (5-7S) отсутствуют и h. = 0. Из экспериментальных данных следует, что

- 68 -

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ