Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

4.22 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 168 9 10 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

1еСТ=300'К)

					(5-80)
Т- 600к	_ ОМ,
т = эоо'к
Ht	IT-- 6QD'К 1 . d			g	(5-81)
Не (т=		аоо°к)	'	'	(5-81)
С л у ч а й 2. Дислокационные петли			плоские и вектор Бюргер -
са а < 100?- леиит в плоскости		^100 J	. Коэрцитивная		сила	будет
определяться следующим образом
НЖ-Соп^^^^кЬ^x-'Wfiк*М				.	( 5	_ 8 2 )

В кремнистом железе чаще наблюдается дислокационная структура, когда оба типа дис.юкационных петель (случай I и 2) с о существуют. Коэрцитивная сила в эт<,м случае находится из выражения

где	- коэрцитивная	сила	для дислокационных	структур
1-го	и 2-го случаев. Если будут	преобладать дислокации		типа	1 илк
типа	2, то должны наблюдаться рост		или падение коэрцитивной		силы
при	нагревании кремнистого железа.

§ 5-3. Влияние дислокаций, возникающих при пластическом изгибе, на магнитные свойства кремнистого железа

Экспериментально были изучено влияние дислокационной структуры, образующейся при пластическом изгибе, на температурную зависимость магнитной проницаемости и коэрцитивной силы кремнисто го железа с тремя процентами кремния.

Изучались дислокационные структуры, созданные различ ными пластическими изгибами, а также дислокационная структура в ис ходном (до изгиба) состоянии образцов кремнистого железа с ребровой текстурой.

- 69 -

Доменная структура наблюдалась порошковой методикой со всех

трех поверхностей исследуемых образцов в размагниченном			состоянии
(рис . 5 - 1 3 ) .
	Магнитные свойства исследовались па двух видах	образцов:
I )	на монокристаллических полосках размером 50x10x0,35		мм3', 2)	на
псликрксталлическ:;х замкнутых однослойных кольцах с		диаметром		5;
10;	20; 30 ш и шириной кольца 30 мм. Измерения на	первом и втором

в:;де образцов производились соответственно магнитометрическим мето дом и методом амперметра -вольтметра.

Экспериментально было обнаружено, что при пластическом изги бе, когда образующая цилиндрических образцов параллельна оси типа

<1 0 0 » , возникает резко неоднородное распределение дислокаций.

Плотность дислокации в исходном состоянии составляет 10^ дис-

локации см . В результате	пластического изгиба		возникают	новые
дислокации. Их плотность при уменьшении		диаметра	кривизны	от 30	мм
до 5 мм возрастает от Ю 8	ао I 0 9 - 1 0 ^	дислокации с м " 2 .		Обнаружи

ваемое увеличение плотности дислокаций при уменьшении радиуса из

гиба находится в соответствии	с	формулой		JV= */чВ	Озз	у	,
где А/ - плотность 'Дислокаций,		У	- угол	между нейтральной ли
нией и плоскостью скольжения,		S -	вектор	Бюргерса,	*	-	радиус

::згиба. Основная доменная структура исследуемых образцов представ ляет собой параллельные домены (рис . 5 - 14) . Для установления типа границ изучалась доменная структура на торцовых поверхностях об разцов (рис . 5 - 15) . На основании наблюдаемых структур доменов на торцовой поверхности I сделано заключение, что основные междомен ные границы в исследуемых образцах являются 180° —ми, причем они параллельны кристаллическим плоскостям -fiooj(рис.5-[5). При изме нении пластического изгиба основная доменная структура изменяется незначительно. Замыкающие домены при изгибе могут существенно из меняться, могут возникать 30%границы. В соответствии с кристалли

ческой ориентацией, на	поверхности	3 имеет место сложная структу
ра замыкающих доменов	типа кружев.	Объемы й V замыкающих доменов

в сотни и тысячи раз меньше объемов основных доменов, поэтому их

взаимодействие	с перемагничивающим полем Н, определяемое		энергией
	£ = 3S н Ms	9AV,
где & - угол	между вектором	спонтанной намагниченности	замыкаю

щего домена п вектором поля Н, мало. Влияние замыкающих доменов мижет быть обусловлено только их связью с основными доменами.

- 70 -

Рис.5-13. Изучение дислокационной и доиенной структур производилось с поверхностей Г, 2, 3 изогнутых образцов кремнистого м елезл

- 71 -

Рис.5-£4. Структура основных доиенов, наблвдаеиых на боковой поверхности 2 ( ХЗОО)

1 I

Рис.5-Т5. Доменная структура на торцовой поверхности I (ХЗОО)

Температурный ход коэрцитивной силы в результате пластическо го изгиба изменяется не только количественно, но и качественно.Если до пластического изгиба коэрцитивная сила при нагревании монотонно уменьшалась, то после изгиба H Q монотонно возрастает с температурой.

Обнаруженное изменение в температурном ходе коэрцитивной силы после пластического изгиба может быть объяснено дислокационной тео рией коэрцитивной силы.

В исходном состоянии исследованных образцов (после отаига) пре

имущественно имеют место		винтовые дислокации с вектором Бюргерса
с 100 >	. В этом случае	коэрцитивная сила должна удовлетворять сле
дующему	соотношению	^

		cjA^a0Lt		г эля		(°-85)
где О-0 -		параметр	кристаллической решетки,			С3 - упругий модуль,
Яш	-	константа	магнитострикции,		8 -	ширина междоыенной гра
ницы,		^х,^ч	- размеры	доменов,	?s	- спонтанная намагни

ченность, -А/ - плотность тислокаций. Темпоратурная зависимость коэрцитивной силы должна определяться температурным ходом Лщ, поскольку эта характеристика обладает большей чувствительностью к

температуре, чем остальные	характеристики. Именно при нагревании..
Ис долина уменьшаться, что	наблюдается экспериментально (рис . 5 - 16) .

В процессе пластической деформации значительно возрастает плотность „ислокаций, расположенных в плоскостях | 110^ с вектором Бюргерса 1/2а < I I I ? - В этом случае изменение На и ёпл могут быть вычислены по формуле

Цс-.аЛik{&4(сгсл)ял%0*

<Uс!лш]ля Ь

рде	c1)CXlCii	-	упругие	модули,	Я- wo -	константа магнитострикции.
	Температурный ход Нс и				будут	определяться	температур
ной	зависимостью		Л ^ , ,	т . е . при	нагревании Нс должна		возрастать, ^а_
М *	уменьшаться,		что и	наблюдается экспериментально (рис . 5 - 16',б - ^) .

Нс (Ое)

°*^0	100 200	300 Т°С
Рис.5-16. Температурная завпетшость			коэрцитивной				силы:
а - исследуемых образцов до изгиба;			6	~	после	пласти
ческого изгиба до	диаметров	20 ни,	в	-10	мм,	г -	5 им

Рис.5-17. Температурная зависимость магнитной проницае мости кремнистого железа: I - изгиб до диаметров 5 мм; 2 - Ю и.ч; 3 - 20 uu; 1 - 30 uu

- 75 -

§ 5-4. Влияние дислокационной структуры, созданной пластическим удлинением, на коэрцитивную

силу кремнистого железа

В качестве исследуемых образцов были взяты монокристаллы промышленного кремнистого железа с 3% кремния. Путем пластической деформации растяжением в исследуемых образцах создавались раэлич - ные дислокационные структуры. Магнитные свойства (коэрцитивная си ла) измерялись на астатичеоком магнитометре. На рис,5-16 приведены результаты измерений коэрцитивной силы после различных пластичес ких удлинений образцов кремнистого железа. Вследствие однороднос ти пластического удлинения значения коэрцитивной силы, полученные экспериментально, графически выражаются плавной кривой. Большая величина удлинения (50$) исследуемых образцов также объясняется однородностью пластического удлинения. Следует отметить, что при АЙДЫХ деформациях изменений ориентировки кристаллической решетки и изменений распределения примесей не происходит. Таким образом, наблюдающееся изменение коэрцитивной силы обусловлено исключитель но перестройкой дислокационной структуры.

Поскольку большему интервалу изменений плотности дислокаций при малом изменении доменной структуры соответствует больший ин тервал изменения коэрцитивной силы, можно сделать заключение о существовании количественной связи между плотностью дислокаций и коэрцитивной силой. Эти закономерности объясняются дислокацион ной теорией магнитных свойств, Поэтому закономерности,полученные на монокристаллических и поликрксталлических образцах ( Э 330 ) , одинаковы. Следовательно, влияние размера и ориентации зерен в поликристалле не являются определяющими.

§ Ь-5, Влияние дислокационной структуры на температурную зависимость магнитных

свойств кремнистого железа

Для установления более точных количественных закономерных свя зей между структурой дислокаций и магнитными свойствами было изуче но влияние .дислокационной структуры на температурную зависимость магнитных свойств кремнистого железа. Константы магнитокристаллической анизотропии и магнитоотрикции этого материала, во-первых, резко изменяются при нагревании; во-вторых, имеют различную темпе ратурную зависимость, тогда как спонтанная намагниченность при тем пературах, далеких от температуры Кюри , изменяется незначи-

- 76 -

мльно. Разделение влияния этих видов анизотропии на магнитные свойства в этом случае оказывается довольно определенный.

Температурная зависимость магнитных свойств (кривых намагни чивания в полях от 0,05 эдо700 э и коэрцитивной силы) измерялась на астатическом магнитометре. Интервал температур (20°С + 350°С) был ньйден экспериментально. В этом интервале температур изменение мруктурно-чувствителышх свойств - восприимчивости и коэрцитивной


силы - достигает ста процентов, тогда как спонтанная намагничен			-
ность tfs изменяется незначительно.	Процессы окисления	и диффузии,
которые могли бы затруднить исследование температурной		зависимости
структурно-чувствительных свойств,	в этом интервале температур		сла
бо выражены. Кривые намагничивания	и коэрцитивной силы	измерялись

как в процессе нагревания от 20° до 350°С, так и в процессе охлаж дения от 350° до 20°С. Различие в результатах измерения кривых на

магничивания	и коэрцитивной силы	в процессе нагревания и в процес
се охлаждения	незначительно.
Магнитоупругая анизотропия,		обусловленная дислокационной

структурой, после пластического удлинения исследуемых образцов оп ределяет температурную зависимость восприимчивости в слабых полях и коэрцитивную силу кремнистого железа. Экспериментально обнаружен ные закономерности объясняются дислокационной теорией восприимчи - вости и коэрцитивной силы.

Температурный ход восприимчивости этого материала в сильных полях (500 э) слабо зависит от дислокационной структуры (пластичес кого удлинения). Уменьшение намагниченности в сильных полях при на гревании, наблюдаемое при всех состояниях на всех исследуемых образ--

цах, обусловлено уменьшением	спонтанной намагниченности кремнисто
го железа. Восприимчивость в	сильных полях (ООО э) во всех случаях

при нагревании также уменьшается, причем относительное уменьшение восприимчивости при нагревании значительнее,чем изменение спонтан ной намагниченности, что находится в согласии о отношением

э<- а - г * .

§ 5-6. Возникновение областей обратной намагниченности

В магнетике, намагниченном до насыщения, доменные границы о т сутствуют. При перемагничивании, то есть при появлении магнитного потока, антипараллельного исходному магнитному потоку, возникают области обратной намагниченности, часто называемые зародышами перемагничивания. Зародыши перемагничивания могут возникать как при

уменьшении поля Hs	, при	котором была достигнута намагниченность
насыщения магнетика,	так и	при изменении направления поля. Крити
ческую величину поля	Ипри	котором возникают зародыш пере -

магничивания, называют полем зародышеобразоваиия в 6 -том объеме

магнетика. Это поле может быть как положительным,								так и		отрицатель
ным. В зависимости от знака				поля Н пл. величина			остаточной индук
ции	Qh	будет различной. Так, если			все	Mni>	0,	то	разность		меж
ду	индукцией насыщения fls			и остаточной индукцией					в^.	будет	за
висеть		от	величины и числа	зародышей	перемагничивания, намагничен
ность		i\j ,	в которых поворачивается		из	направления		внешнего поля

в кристаллографическое, наиболее выгодное направление легкого на магничивания. При отрицательных HnL возникает добавочное умень - шение остаточной индукции, зависящее от объема зародышей с обрат ной намагниченностью. Таким образом, для получешш магнетиков с большой остаточной индукцией (с прямоугольной петлей гистерезиса) необходимо исключить образование зародышей перемагничивания. Од нако во многих случаях, напротив, можно пренебречь полем зароды-

шеобразования Hni	в сравнении	с критическим полем	Нв	смещения
доменных границ.	В этих слупях	величина остаточной	индукции не

будет зависеть от знака поля зародышеобразования. Так как объем зародышей перемагничивания в сравнении с объемом основных доменов

ничтожно мал при		больших величинах		/ / 0	, то при	малых Н^	петля
магнитного	гистерезиса твкже		будет	практически прямоугольной. Ес
ли величина	Нв	невелика и	/ / л <	0,	то петля	магнитного	гисте
резиса магнетика		будет иметь	закругленную форму.

Зародыши перемагничивания возникают в объемах, где кристалли ческая решетка магнетика искажена, то есть вблизи дефектов кристал лической решетки (группы точечных дефектов, дислокашш, границы зерен, субзеренные границы поверхности раздела и внешние поверх ности, а также включения других фаз).

Неелем было изучено появление замыкающих доменов, являющихся зародышами перемагничивания вблизи включений. Эти домены вознико-

- 7В -

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 168 9 10 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ