12. Влияние намагничивающего поля на величину поля возникновения зародыша обратной намагниченности.

Рассмотрим на примере сплавов SmCo5 и Nd2Fe14B.

Здесь гистерезис обусловлен трудностью образования зародыша обратной намагниченности. Можно сказать: высокие значения энергии магнитной кристаллической анизотропии не позволяют реализовать при перемагничивании механизм вращения вектора намагниченности I_s. Высококоэрцитивное состояние этих материалов определяется трудностью образования зародыша обратной намагниченности. Важнейшей особенностью данного механизма перемагничивания является зависимость поля возникновения зародыша обратной намагниченности Hо от величины, приложенного перед размагничиванием положительного поля Hm.

Рис. 1 Зависимость поля возникновения зародыша обратной намагниченности H_о от величины приложенного перед размагничиванием положительного поля H_m для четырех частиц с различными значениями максимальных полей возникновения зародыша обратной намагниченности.

Кривая 1 - Но^max =Hs;

кривая 2 - Но^max >0;

кривая 3 - 0>-Но^max <-Hs;

кривая 4 - Но^max >-Hs

Рис.2 Предельные петли гистерезиса для частиц с различными Н₀^max : «а» - Н₀^max =Hs; «б» - Н₀^max >0; «в» - 0 >-Н₀^max <-Hs; «г» - Н₀^max >-Hs.

13. Лимитирующее звено процесса перемагничивания.

14. Критерий лимитирующего звена процесса перемагничивания.

Трудностью зародышеобразования:

– узкие по полю частные петли гистерезиса

– возврат намагниченности ∆М при снятии отрицательного поля большой и на зависимостях ∆М (Н) максимумы

– на второй производной начальной кривой намагничивания по полю наблюдается минимум

Трудностью отрыва доменной стенки от места закрепления :

– широкие по полю частные петли гистерезиса

– возврат намагниченности ∆М при снятии отрицательного поля мал и на зависимостях ∆М (Н) отсутствуют максимумы

– на второй производной начальной кривой намагничивания по полю наблюдались максимум и минимум

15. Магнитные структуры рзм-металлов.

16. Магнитные структуры соединений рзм-3d металлов.

Соединения РЗМ с 3d-металлами представляют большой практический интерес. Анализ двойных диаграмм равновесия РЗМ и металлов группы железа обнаруживает большое число интерметаллических соединений, что обусловлено большой разницей атомных радиусов РЗМ (0,173-0,204 нм) с одной стороны и железа, кобальта и никеля (0,125-0,128 нм) с другой. Особый интерес с точки зрения высококоэрцитивных материалов представляют интерметаллические соединения с гексагональной решёткой. К ним относятся соединения типа R₂Co₁₇, RCo₅, R₂Co₇. Кристаллическую структуру соединений этого типа можно представить себе, взяв за основу элементарную ячейку соединения RCo₅. В гексагональной элементарной ячейке типа CaCu₅ можно выделить чередующиеся слои двух типов: одни слои состоят из атомов кобальта, а другие содержат как атомы РЗМ, так и атомы кобальта в соотношении 1:2. (Рис. 215)

Кристаллическую решётку типа R₂Co₁₇ легко получить, если один атом РЗМ в элементарной ячейке заменить парой атомов кобальта, образующих гантельную пару (3RCo₅ – R + 2Co → R₂Co₁₇). Атомы кобальта в гантельной паре располагаются по обе стороны от атомного слоя, содержащего атомы РЗМ, а оси «гантели» перпендикулярны этому слою. В зависимости от перераспределения гантельных пар решётка может быть гексагональной или ромбоэдрической.

Характер кристаллической решётки определяет магнитную структуру соединений, результирующий магнитный момент и вид магнитного взаимодействия. Магнитную структуру соединений типа RCo₅ можно представить как две магнитные подрешётки, одна из которых включает в себя атомы кобальта, а вторая – РЗМ. При этом возникает три типа взаимодействия. Два из них (положительные) возникают внутри каждой подрешётки: в одной между атомами кобальта, а в другой между атомами РЗМ. Таким образом, в каждой подрешётке наблюдается параллельное расположение магнитных моментов атомов кобальта или РЗМ, соответственно. Результирующий магнитный момент соединений определяется третьим типом взаимодействия между атомами кобальта и РЗМ, расположенными в различных подрешётках. Этот тип взаимодействия характеризуется отрицательным обменным интегралом и осуществляется через спиновые моменты атомов кобальта и РЗМ.

В атомах лёгких РЗМ с небольшими магнитными моментами спиновые (S) и орбитальные (L) моменты антипараллельны. Полный момент атома таких РЗМ определяется соотношением

а направление результирующего магнитного момента РЗМ (M_R) определяется направлением большего по величине орбитального момента. Так как отрицательное обменное взаимодействие между атомами кобальта и РЗМ осуществляется через спины, то это приводит к параллельному (ферромагнитному) расположению магнитных моментов атомов кобальта и РЗМ и их сложению, что в свою очередь обусловливает большой результирующий магнитный момент соединения.

В атомах тяжёлых РЗМ с большим магнитным моментом спиновый и орбитальный моменты параллельны и полный момент атома

В этом случае отрицательное обменное взаимодействие между подрешётками РЗМ и кобальта приводит к антипараллельному расположению магнитных моментов кобальта и РЗМ, т.е. к антиферромагнитному упорядочению. Антиферромагнитное упорядочение приводит не только к снижению суммарного магнитного момента соединений РЗМ с кобальтом, но и при этом возникает сильная температурная зависимость намагниченности насыщения соединений с точкой компенсации. Таким образом, с точки зрения высококоэрцитивного материала наибольший практический интерес представляют собой соединения кобальта с лёгкими РЗМ, в которых образуется ферромагнитное упорядочение магнитных моментов и стабильно высокие значения намагниченности насыщения.

Анализ изменения намагниченности насыщения с применением различных атомов РЗМ в соединениях R₂Fe₁₄B показывает, что как и в соединениях типа RCo₅, в случае лёгких РЗМ магнитные моменты подрешёток железа и РЗМ ориентированы параллельно (положительное обменное взаимодействие между подрешётками), а в случае тяжёлых РЗМ – антипараллельно (отрицательное обменное взаимодействие между подрешётками). Положительные значения констант магнитной кристаллографической анизотропии (К₁) указывают на то, что большинство соединений типа R₂Fe₁₄B являются одноосными ферромагнетиками с большими значениями поля анизотропии (Н_А). Направление лёгкого намагничивания в этих соединениях совпадают с направлением тетрагональной оси с. Важной особенностью соединений типа R₂Fe₁₄B (с неодимом, самарием, иттербием, гольмием и тулием) является изменение их магнитной симметрии при понижении температуры. В частности, в соединении NdFe₁₄B при охлаждении ниже температуры 135К происходит спиновая переориентация: направление результирующего магнитного момента подрешёток начинает отклоняться от оси с. При 4,2К направление спонтанной намагниченности занимает среднее положение между осью с и базисной плоскостью, располагаясь в плоскости (110) под углом 30° к оси с.