Механізми перемагнічування аморфних стрічок з гелікоїдальною магнітною анізотропією

<p>Розділ 2<br />Матеріали та методи досліджень<br />В роботі досліджувалось магнітні властивості стрічки аморфного сплаву з<br />номінальний складом Co68Fe4Cr4Si13B11. Константа магнітострикції аморфних<br />стрічок ls ~ 10-7, намагніченість насичення m0Ms = 0.58 Tл, питомий опір r =<br />1.16 мкОмЧм, ширина w » 5.5 мм, товщина – d » 22 мкм та ефективна довжина – L »<br />1 м. <br />Безконтактний метод контролю температури магнітної стрічки <br />Кінетика наведення магнітної анізотропії в аморфних сплавах з нульовою<br />магнітострикцією при відпалюванні в магнітному полі [73-75] свідчить про те, що<br />цей процес є термічно активованим [76, 63]. В зв’язку з цим важливим є<br />достатньо надійний контроль температури під час відпалювання. <br />Контроль температури стрічки під час термомагнітної обробки здійснювався з<br />допомогою безконтактного методу, для того щоб уникнути локального відведення<br />тепла від тонкого зразка при його контакті із термопарою. Температура<br />визначалась за величиною намагніченості насичення м0Мs стрічки. <br />Для визначення температурної залежності м0Мs використовувався магнітометр<br />подібний до анізометра Акулова, опис якого можна знайти в [77]. Схема<br />магнітометра приведена на рис. 2.1. Зразок 1, зафіксований на немагнітному<br />утримувачі, знаходиться під деяким кутом до напрямку поля, створюваного<br />постійним магнітом. Кут між напрямком поля та площиною зразка вимірюється з<br />допомогою дзеркальця 5, освітлювача 6 та шкали 7. Його величина знаходиться з<br />виразу b  = n/(2l), де n – зміщення зайчика по шкалі, l – відстань від<br />дзеркальця до шкали магнітометра. <br />Аперіодичний характер руху утримувача зразка забезпечується легкими пластинками<br />8, які розміщуються в демпфуючій їх рух рідині. <br />Механічний момент, що діє на зразок з боку магнітного поля, врівноважується<br />механічним моментом протилежного знаку, що виникає при закручуванні бронзової<br />смужки 3. Кут закручування бронзової смужки визначається з допомогою лімба 4.<br />Величина намагніченості насичення зразка знаходиться за формулою <br /> , 233<br />де G – модуль зсуву бронзової смужки,<br /> j - кут закручування бронзової смужки,<br /> V – об’єм зразка,<br /> Н – поле магніту.<br />Нагрівання зразка здійснюється в кварцовій пічці 2. Для зменшення похибки<br />вимірювань визначалась приведена намагніченість насичення: <br /> , 445<br />де індексами t та tk позначені фізичні величини, що відповідають даній та<br />кімнатній температурам. <br />Відносна похибка вимірювань згідно формули (2.2) складає<br /> . 657<br />Результати вимірювань в полі Н = 0.2 Тл температурної залежності приведеної<br />намагніченості насичення зразка аморфного сплаву з номінальний складом<br />Co68Fe4Cr4Si13B11 представлені на рис. 2.2. Видно, що температура Кюрі ТС<br />складає близько 270 оС. Зростання абсолютної похибки при наближенні до ТС<br />обумовлено різким зменшенням Мs. <br />Термомагнітна обробка в полях гелікоїдальної конфігурації<br />Формування гелікоїдального розподілу осей легкого намагнічування в аморфних<br />стрічках з ненульовим значенням константи магнітострикції досліджено,<br />наприклад, в роботах [78, 79]. Гелікоїдальний розподіл осей легкого<br />намагнічування при значній величині константи магнітострикції формується<br />внаслідок магнітопружного ефекту при прикладенні до аморфної феромагнітної<br />стрічки розтягуючих та закручуючих напружень одночасно. Для створення<br />гелікоїдального розподілу осей легкого намагнічування в аморфних стрічках з<br />„нульовою” магнітострикцією використовують відпалювання струмом [31] або<br />відпалювання в схрещених магнітних полях [29, 30]. Детальне пояснення природи<br />наведеної магнітної анізотропії в системах метал-метал [80] та метал-металоїд<br />[81, 82] проводиться на основі теорії напрямленого упорядкування атомних пар<br />Нееля-Танігучі [83]. <br />В даній роботі поле гелікоїдальної конфігурації в аморфній стрічці з віссю<br />гелікоїда перпендикулярною до поверхні стрічки утворювалось як суперпозиція<br />однорідного поля соленоїду, в якому знаходилась стрічка під час відпалювання,<br />та неоднорідного поля постійного електричного струму, що проходить вздовж<br />стрічки (див. рис. 2.3). Струм одночасно розігрівав стрічку до температури, при<br />якій ефективна термомагнітна обробка. Відпалювання здійснювалось на повітрі.<br />Для зменшення тепловіддачі та окислення і збереження прямолінійності стрічка<br />розміщувалась між двома пластинами із текстоліту. Соленоїд намотувався на<br />керамічну трубку довжиною 1 м (це значення прийнято за ефективну довжину<br />стрічки) і діаметром 2.5 см. <br />Значення поперечного магнітного поля знаходять, використовуючи теорему про<br />циркуляцію магнітного поля, <br /> . 869<br />Контур інтегрування abb‘a‘ охоплює площадку із сторонами w та 2x (-d/2 Ј x Ј<br />d/2), через яку проходить струм 2wxj. Враховуючи, що d << w, для поперечного<br />магнітного поля отримуємо вираз <br /> . 10711<br />Поле струму в середній площині стрічки (х = 0) дорівнює нулеві. Тому<br />результуюче поле Н дорівнює полю соленоїда і напрямлено вздовж поздовжньої осі<br />стрічки. З наближенням до поверхні поле струму росте пропорційно х. Отже<br />результуюче поле відхиляється від поздовжньої осі із збільшенням х і досягає<br />максимального відхилення на поверхнях стрічки (х = ±d/2) (див. рис. 2.3). <br />Магнітне відпалювання проводилось в умовах, коли поле соленоїду приблизно<br />дорівнює середньому значенню поля струму. Поле соленоїду брали рівним 170 А/м,<br />густина струму j = 15.32Ч106 А/м2. При цьому значення результуючого поля Н<br />змінюється від 170 А/м в середній площині стрічки до 240 А/м на її поверхнях.<br />Максимальний кут відхилення вектора Н від поздовжньої осі – 45o. <br />Коерцитивна сила стрічки у вихідному стані складає 1.2ё0.8 А/м. Отже можна<br />вважати, що поле магніт</p>