- •1. Введение
- •2. Методы получения нанокристаллических твердых тел
- •3. Структурное состояние нанокристаллических твердых тел
- •4. Физические свойства нанокристаллических твердых тел
- •5. Применение нанокристаллических материалов.
- •Часть 2. Анализ фазовой структуры диаграммы состояния трехкомпонентной системы As – Ge – Te согласно варианту 8.
- •2.1. На концентрационном треугольнике фазовой диаграммы трехкомпонентной системы определить фигуративные точки сплавов следующей концентрации:
- •2.2. На концентрационном треугольнике фазовой диаграммы трехкомпонентной системы изобразите:
- •2.13. Какие промежуточные фазы называются бертоллидами и какие дальтонидами? к какому типу фаз относятся рассматриваемые в системе Аs-Ge-Te?
5. Применение нанокристаллических материалов.
Магнитомягкие материалы применяются в больших количествах в силовых трансформаторах, а в последние годы — в качестве сердечников магнитных головок для магнитной записи видеосигналов на частотах мегагерцового диапазона. В этих головках имеется минимальное количество магнитного материала, обычно не более 0,01 мм3. Однако качество магнитной записи определяется именно наличием в малом количестве этого материала в головке. Следовательно, цена за объем может быть очень высокой, включая комплекс методов приготовления для оптимизации свойств материалов, используемых в качестве сердечников видеоголовок.
Аудио- и видеосигналы обычно записываются, используя ферромагнетизм, путем перемещения магнитной ленты, покрытой магнитным материалом, способным перемагничиваться с помощью магнитной головки. Сигнал тока генерирует магнитное поле рассеяния в цепи головки, которое производит намагничивание отдельных участков в магнитной ленте. При одноосной (или продольной) записи намагничивание магнитной ленты осуществляется преимущественно в направлении, параллельном поверхности ленты (рис. 9). Та же самая головка используется для воспроизведения записанной информации. В этом случае электрический сигнал возникает в обмотке головки от магнитного потока отдельных участков магнитной ленты, в результате чего воспроизводится записанный сигнал. Плотность записи на магнитном носителе ограничена размагничивающим фактором, возникающим в результате взаимодействия соседних доменов, намагниченных в противоположном направлении. Размагничивающее поле должно быть не больше, чем коэрцитивная сила Нс являющаяся тем минимумом магнитного поля, которое способно уменьшить индуцированную намагниченность до нуля. Как только домены сближаются, размагничивающий фактор увеличивается и, следовательно, величина Нс (коэрцитивная сила носителя) должна увеличиваться. Основное требование к носителю — высокая плотность информации. Так, для цифровой видеозаписи на 8 мм ленте требуется магнитный носитель сочень высокой коэрцитивной силой (порядка 100 кА/м). Однако при высоких значениях коэрцитивной силы используемого носителя магнитный материал головки должен иметь поверхность высокого качества.
При необходимости знакопеременного перемагничивания в носителе головка должна быть способной давать магнитное поле больше, чем коэрцитивная сила носителя. Это поле зависит от намагниченности М материала. Необходимо использовать магнитную поляризацию J = μМ, где μ — проницаемость свободного бруска. Максимум поляризации — это индукция насыщения Js материала, которое определяет максимум магнитного поля головки. Намагниченность насыщения ферритовой головки Js — около 0,5 Тл, которой явно недостаточно для реверсивного перемагничивания в носителях с коэрцитивной силой порядка 100 кА/м. Поскольку та же самая головка может быть использована для записи информации на носителе, материал головки должен иметь высокие значения относительной проницаемости μ на видеочастотах.
Используемая для этих целей головка — сандвичевого типа, в которой ферромагнитный материал располагается между двумя немагнитными упрочняющими элементами. Если обмотка создает помеху в виде случайного магнитного потока носителя, этот поток может сделать длинный обход на несколько миллиметров по магнитомягкому материалу головки и не будет пересекать немагнитную щель в несколько десятков микрон. С этой целью необходимо, чтобы величина μ была около 2000. Сочетание высокой проницаемости и высоких значений индукции магнитного насыщения трудно реализуемо в частотном диапазоне работы видеомагнитофонов. Магнитная индукция насыщения железа достаточно высока (2,16 Тл), однако магнитная проницаемость очень сильно уменьшается с увеличением частоты, и, следовательно, нужно найти разумный компромисс при использовании выбранного материала для магнитных головок.
Нанокристаллические сплавы FeC/NiFe и Fe/FeCrB в большинстве случаев используются для изготовления головок записи-чтения в виде многослойных структур. Основным ферромагнитным компонентом в этих многослойных структурах является железо, которое имеет высокую величину Js и также высокую анизотропию. Для уменьшения анизотропии размер зерна в поликристалле должен быть меньше, чем ширина доменных границ. В этом случае анизотропия маленького зерна усредняется под действием намагничивающего поля, что приводит к уменьшению К и, следовательно, повышению. Таким образом, можно приготовить материалы с высоким уровнем насыщения и проницаемости при низких значениях коэрцитивной силы.