ВВЕДЕНИЕ
нашла должной проработки, поскольку рассматриваемые объекты представ
перестройки в отдельных зернах и группах зерен в процессе намагничивания
- математическая модель, описывающая два основных механизма магнитного гистерезиса - задержку образования и роста доменов обратного знака и задержку смещения доменных границ, учитывающая взаимное влияние зерен.
Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах:
- Европейской конференции по магнитным материалам и их применению ЕММА'2000 (Киев-2000, Украина);
- Международной школе-семинаре «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (Москва-2000 );
- VII Международной конференции студентов и аспирантов «Ломоносов-2000» (Москва-2000);
- XIII Международной конференции по постоянным магнитам (Суздаль-2000);
- Международной конференции «Прогресс в магнетизме» EASTMAG'2001 (Екатеринбург-2001 );
- Международной конференции «Функциональные материалы» ICFM'2001 (Крым-2001, Украина).
По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.
5
ГЛАВА!. КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ втСо, вт^гСоСиЕе)Х, N<№8
1.1. Кристаллическая структура и магнитные свойства интерметалл н-
дов 8тСо5 и постоянных магнитов на их основе
Большинство соединений РЗМ-Со образуются в результате перигекти-ческой реакции (например, БшСо5) или конгруэнтно (так образуется БггьСор). Наиболее хорошо изученными являются соединения ЯСо$ и ЯзСоп, поскольку они представляют наибольший интерес для постоянных магнитов.
Кристаллическая структура БшСо5 относится к гексагонатьному типу СаСи5 пространственной группы Р6/штт [3,5-7]. Она состоит из двух типов плоскостей, чередующихся вдоль с оси. В одной из них атомы кобальта выстраиваются в гексагональную сетку (положение Зg), в узлах которой находятся атомы редкоземельных металлов (РЗМ). В другой расположены только атомы кобальта (положение 2с), образующие менее плотно упакованную сетку Кагоме (рис.1.1.).
Магнитная структура соединений Я-Со состоит из двух магнитных под-решеток (рис. 1.2). Одна из них образована ионами РЗМ (К-нодрешетка), другая - ионами 3с1 металла (Т-подрешетка), а характер магнитного упорядочения внутри и между подрешетками определяется тремя типами обменных взаимодействий: К - Т, Т - Т и И - К. [3-4]. Эксперимент показывает, что К-Т взаимодействие приводит к антипараллсльному выстраиванию результирующих спиновых моментов К- и Т- подрешеток. Согласно правилам Хунда,
6
• -Со о - РЗМ
а. Гексагональная решетка тина СаСи$
Рис. 1.1. Основные типы кристаллических структур соединений Я-Со
[5]
при заполнении электронных слоев легких РЗМ (от Ьа до Ос!) полный магнитный момент редкоземельного иона равен разности орбитального и спино-
Я-подрешетка
,|к. Ця
Иг
Т-подрешетка
Результирующий момент (Ркт)
а)
Результирующий момент (Ркт)
б)
Рис. 1.2 Схема магнитной структуры соединений легких (а) и тяжелых
(б) РЗМ с металлами группы железа типа ЯТ5 и ЯгТ^.
б. Ромбоэдрическая в. Г ексагональная
решетка типа Т1^П|7 решетка типа ТИрНі 17
7
його моментов. Следовательно, для RT-соединений с легкими РЗМ результи-
тропии К і ~ 2-Ю эрг-см и поля анизотропии НЛ=440 кЭ [22-24]. Одной из причин высокой МКА является большой вклад в анизотропию от ионов кобальта вследствие их особого расположения в кристаллической решетке.
Таким образом, монокристаллы 8тСо5 являются магнитоодноосиыми и высокоанизотропными. В отсутствие магнитного поля в монокристаллах таких магнетиков возникает магнитная доменная структура (ДС) с открытыми магнитными полюсами [25]. Для нее характерно существование 180°-ных доменных границ блоховского типа, ориентированных вдоль оси легкого намагничивания (ОЛН) монокристаллов. Такая структура магнитных доменов проявляется на базисной плоскости монокристаллов ЯСо5 в виде характерной конфигурации "звездочек", а на призматических плоскостях наблюдается полосовая доменная структура, типичная для всех одноосных высокоанизотропных магнетиков [26].
В семидесятых годах был разработан метод получения постоянных магнитов на основе соединений КСо5, основанный на спекании порошковых брикетов, полученных путем прессования в магнитном поле монокристалли-
% Бт
Рис. 1.3. Диаграмма состояния системы 8т-Со [7]
до 2,4 МА/м. Г22]. К достоинствам данных магнитов следует отнести высокую температуру Кюри («750°С), однако температурные коэффициент коэрцитивной силы в данных магнитах оказывается ниже, чем в магнитах на основе фазы ШгРе^В (см. раздел 1.3. настоящей работы). Коэрцитивная сила падает весьма сильно при температуре 475°С, что ограничивает температурный диапазон применения магнитов данного класса температурой 250°С.
На рисунке 1.4 приведены размагничивающие ветви петель магнитного гистерезиса порошковых постоянных магнитов на основе интерметаллида БтСозПри различных температурах. В рассматриваемых порошковых магнитах фаза 8тСо5 является основной магнитотвердой фазой. Размер зерен в данных магнитах не превышает ста микрометров [3,22,28]. Однако, в зависимости от процедуры приготовления порошкового магнита, в нем образуются дополнительные фазы, стехиометрический состав которых отличается от соотношений 1:5 и 2:17. Как правило, порошковый магнит на основе 8шСо5
10
и
»2
10
I
8 I
6
4
2
0
Рис. 1.4. Размагничивающие ветви петель гистерезиса постоянного магнита 8тСо5, измеренные при различных температурах [22]
представляет собой ансамбль монокристаллов, разделенных немагнитными и магн итом я гки м и п рос л ой кам и.
Свойства $тСо5 магнитов могут варьироваться различными модификациями состава. Например, частичная замена Бт на Рг повышает остаточную намагниченность и энергетическое произведение. Недостатком в этом случае выступает снижение коэрцитивной силы и ухудшение ее температурного коэффициента [7]. Как уже указывалось, в данном соединении магнитные моменты тяжелых РЭМ ориентированы антипараллельно моменту под-решетки кобальта, вследствие этого намагниченность падает при понижении температуры. Такое поведение намагниченности противоположно температурному ходу намагниченности в сплавах 8шСо5 с легкими РЗМ. Эго позволяет синтезировать магниты с очень малыми температурными коэффициентами остаточной намагниченности, например, 8т|_хСс1хСо5. Определенный
11
- Київ+380960830922