69. Методы получения монокристаллов

Известны следующие методы выращивания Монокристаллов из расплава: а) Стокбаргера; б) Чохральского; в) Вернейля;. Вметоде Стокбаргера тигель с расплавом 1 перемещают вдоль печи 3 в вертикальном направлении со скоростью 1—20 мм/ч (рис. 1). температура в плоскости диафрагмы 6 поддерживается равной температуре кристаллизации вещества. Т. к. тигель имеет коническое дно, то при его медленном опускании расплав в конусе оказывается при температуре ниже температуры кристаллизации, и в нём происходит образование (зарождение) мельчайших кристалликов, из которых в дальнейшем благодаря геометрическому отбору выживает лишь один. Отбор связан главным образом с анизотропией скоростей роста граней Монокристаллов. Этот метод широко используется в промышленном производстве крупных Монокристаллов флюорита, фтористого лития, сернистого кадмия и др. В методе Чохральского(рисунок справа) Монокристалл медленно вытягивается из расплава (рис. 2). Скорость вытягивания 1—20 мм/ч. Метод позволяет получать Монокристалл заданной кристаллографической ориентации. Метод Чохральского применяется при выращивании Монокристаллов иттриево-алюминиевого граната, ниобата лития и полупроводниковых Монокристаллов. А. В. Степанов создал на основе этого метода способ для выращивания Монокристаллов с сечением заданной формы, который используется для производства полупроводниковых Монокристаллов.  Метод Вернейля бестигельный. Вещество в виде порошка (размер частиц 2—100 мкм) из бункера 1 (рис. 3) через кислородно-водородное пламя подаётся на верхний оплавленный торец затравочного монокристалла 2, медленно опускающегося с помощью механизма 5. Метод Вернейля — основной промышленный метод производства тугоплавких Монокристаллов: рубина, шпинелей, рутила и др.

72. Магнитные материалы их свойства и применение

Магнитные материалы обладают способностью при внесении их в магнитное поле намагничиваться, а некоторые из них сохраняют свою намагниченность и после прекращения воздействия магнит­ного поля.

Магнитные свойства материалов характеризуются петлей гис­терезиса, кривой намагничивания, магнитной проницаемостью, потерями энергии при перемагничивании.

При циклическом изменении напряженности постоянного магнитного поля от 0 до +Н, от +Н до -Н и снова от -Н до +Н кривая изменения индукции (кривая перемагничивания) имеет форму замкнутой кривой - петли гистерезиса.

Рис. 6.1. Петли гистерезиса при различных значениях напряженности внешнего магнитного поля

Площадь гистерезисных петель в промежуточных и предельном состояниях характеризует рассеивание электрической энергии в процессе перемагничивания материала, т.е. потери на гистерезис. Площадь гистерезисной петли зависит от свойств материала, его геометрических размеров и частоты перемагничивания.

Кривая намагничивания

Это важнейшая характеристика магнит­ных материалов, она показывает зависимость намагниченности или магнитной индукции материала от напряженности внешнего поля Н. Магнитная индукция материала B_i измеряется в теслах (Тл) и связа­на с намагниченностью М формулой

где - магнитная постоянная, равная 410^-7Гн/м; М-намагниченность.

Магнитная проницаемость.

Для характеристики поведения маг­нитных материалов в поле с напряженностью Н пользуются поня­тиями абсолютной магнитной проницаемости и относительной магнитной проницаемости :

где - абсолютная магнитная проницаемость, Гн/м; - магнитная постоян­ная.

Потери энергии при перемагничивании.

Это необратимые потери электрической энергии, которая выделяется в материале в виде тепла.

Потери на перемагничивание магнитного материала складыва­ется из потерь на гистерезис и динамических потерь.

Потери на гистерезис создаются в процессе смещения стенок доменов на начальной стадии намагничивания. Вследствие неодно­родности структуры магнитного материала на перемещение стенок доменов затрачивается магнитная энергия.

Некоторые области применения полимерных магнитов:

Акустические системы, реле и бесконтактные датчики

Электромашины, магнитные сепараторы, холодильники

Магнитные элементы кодовых замков и охранной сигнализации

Тахогенераторы, датчики положения, электроизмерительные приборы

Медицина (магнитотерапия, магнитные матрасы)