Когерентный механизм перемагничивания.

Вообще 3 механизма перемагничивания: смещение границы доменов, возникновение домена обратной намагниченности и вращение вектора намагниченности. В однодоменных частицах нет границ доменов и не могут образовываться домены обратной намагниченности (тк опять нужна граница). Следовательно только механизм вращения вектора намагниченности.

Процессы вращения вектора намагниченности Is определяются конкуренцией энергии взаимодействия с внешним полем и энергии анизотропии, препятствующей повороту Is. Анизотропии бывают разные:

На рис. в изображен когерентный механизм перемагничивания.

Есть однодоменная частица с осью легкого намагничивания (ОЛН). Вектор намагниченности Is естественно направлен вдоль ОЛН, так минимум энергии. Теперь мы внешнее поле в другую сторону направили, чтобы перемагнитить нашу однодоменную частицу. Вектор Is тогда чуть повернётся в сторону поля (вправо на рисунке ниже), на некоторый угол чтобы был минимум энергии = конкуренция магнитном полем.

По расчетам, если угол между ОЛН и внешнем полем от 0 до 45 градусов, то перемагничивание происходит скачком, при достижении кого-то критического поля. Если угол больше – то плавное изменение вектора Is.

Когерентное вращение вектора намагниченности по расчетам даёт самое большое значение коэрцитивной силы. Если же экспериментальное значение Нс меньше, то работает некогерентный механизм, тк возникает взаимодействие между однодоменными частицами (на верхнем рисунке представлены взаимодействующие домены в виде цепочки связанных однодоменных частиц или виде полубесконечного цилиндра).

Некогерентный механизм перемагничивания

Вообще 3 механизма перемагничивания: смещение границы доменов, возникновение домена обратной намагниченности и вращение вектора намагниченности. В однодоменных частицах нет границ доменов и не могут образовываться домены обратной намагниченности (тк нужна граница). Следовательно только механизм вращения вектора намагниченности.

Одна из моделей перемагничивания путем некогерентного вращения рассматривает анизотропную частицу в видецепочки однородно намагниченных сфер (рис. 181). В такой идеализированной модели допускается лишь точечный кнтакт мжду соседними сферами, или они слегка разделены друг от друга, чтобы быть магнитно изолированными. В результате магнитостатического взаимодействия магнитные моменты сфер самоориентируются вдоль общей оси, являющейся осью всей цепочки. Для перемагничивания такой цепочки путем вращения магнитных моментов в каждой сфере нужно преодолеть силы магнитнито-статического взаимодействиями между сферами.

!!!! некогерентное вращение вектора намагниченности в цепочке однородно намагниченных сфер или в частице в виде бесконечно длинного цилиндра приводит к снижению коэрц силы по сравнению с когерентным перемагнчиванием частиц. Недостатком рассмотренных моделей является то, что в них не учтено взаимодействие между отдельными частицами. Однако полученные результаты определяют физически возможные условия, при которых должно иметь место некогерентное изменение намагниченности, облегчающее процесс перемагничивания сововкупности однодоменных частиц.

ВАКУУМНАЯ ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВКА, ПОЛУЧЕНИЕ СЛИТКА

Рис. 2 Степень аморфизации и магнитные свойства

Рис. 3 Степень аморфизации и толщина чешуек БЗМП

Режим обработки: температура - 90-95 ⁰С, влажность - 100%, время - 18 часов.

После антикоррозионной обработки проводят ускоренный тест: Температура - 125 ^оС, давление - 2 атм, влажность - 95%, время - 10 часов.

Исходный порошок имеет 95 кДж/м³, после сепарации – 118 кДж/м³ (4-ый пик), т.е. происходит увеличение энергии на 23%.

В конце 80-х - начале 90-х гг. в Японии и России независимо была разработана так называемая HDDR (гидрирование диспропорционирование(распад) дегидрирование рекомбинирование) технология. Основа метода HDDR - химическая реакция, протекающая в присутствии водорода Nd₂Fe₁₄B+H₂=NdH₃+FН₂+(ВH₄). Ее направление определяется внешними условиями: давлением и температурой водорода. На первом этапе из камеры откачивается воздух и запускается водород, после чего происходит повышение температуры до 700-900ºС. При этом происходит реакция водорода с межзеренной областью и слиток растрескивается. На втором этапе водород взаимодействует с основной магнитотвердой фазой R₂Fe₁₄B с образованием продуктов реакции, приведенной выше. На третьем этапе водород откачивают, и направление реакции меняется на противоположное. На том месте, где было исходное зерно, образуются новые, меньшие по размерам, зерна с анизотропией исходного зерна. И на последнем этапе порошок остужают. И когда при комнатной температуре высовываем, получаем кучку порошка (размер порошинок ~ 300-500 мкм, ровненькие, изотропный порошок).

30 Спин – ориентационный переход в Nd₂Fe₁₄B

- (спин-переориентационныепереходы) - особый класс магнитных фазовых переходов, при к-рых меняется ориентация осей лёгкого намагничивания магнетиков при изменении внеш. параметров (темп-ры, магн. поля). Эти фазовые переходы происходят между магнитоупорядоченными фазами магнетика и относятся к т. н. переходам типа порядок - порядок. При О. ф. П. перестраивается магнитная атомная структура и изменяется магнитная симметрия кристаллов. О. ф. П., происходящие при изменении темп-ры, наз. спонтанными переходами, при изменении внеш. магн. поля - индуцированными переходами.

Простейшим примером спонтанного О. ф. п. является наблюдаемая в ряде магн. кристаллов переориентация спинов (спиновых магн. моментов) от одной кристаллографич. оси к другой при изменении темп-ры. Такие переходы наблюдаются, напр., в классич. ферромагнесике кобальте, в гадолинии, в интерметаллических соединенияхRCo5 (гдеR - Nd, Pr, Dy, Tb), ферримагнетиках Mn2Sb и Ba2Co2Fe12 О 22 и в целом ряде редкоземельных магнптоупорядоченных кристаллов [1]. Спонтанная переориентация магн. моментов обусловлена в них температурной зависимостью энергии магнитной анизотропии.

В том случае, когда переориентация моментов осуществляется в нек-рой кристаллографич. плоскости кристалла, изменение термодинамич. потенциала Ф кристалла удобно представить в виде

где К 1 и К2- константы анизотропии, изменение к-рых с темп-рой и приводит кО. ф. п.;

- угол ориентации оси лёгкого намагничивания относительно кристаллография, осей в плоскости переориентации. Минимизация (1) по углу

приводитк трём возможным состояниям системы (вблизи от О. ф. п. К2 считают не зависящей от темп-ры):

Если К 1 знакопеременна, <а К2 > 0 в рассматриваемой области темп-р, то в кристаллемогут существовать коллинеарные фазы I и II и угл. фаза III. Темп-ры Т 1[при к-рой К 1(T1) +2 К2= 0] и Т2 [при к-рой К 1 (Т 2)= 0] есть точки О. ф. п. II

III и I

III соответственно. <На рис. 1 приведены в качестве примеров температурные зависимости констант К 1 и К2 гексагональных интерметаллич. соединений NdCo5 и РгСо 5, на рис. 2 показаны температурные зависимости угла отклонениянамагниченности от гексагональной оси для этих соединений. Переходы междуфазами I

111 и III

II, возникающиепри инверсии знака константы анизотропии К 1, являютсятипичными примерами фазовых переходов, описываемых теорией Ландау [2].

Рис. 1. Температурные зависимости константа анизотропии для NdCo5 (пунктир) и РrСо 5 (сплошная линия).

Действительно, в случае, напр., перехода I

III, разложение термодинамич. потенциала (1) в ряд по

вблизи Т = Т₂ даёт известное выражение теории Ландау[зависимость К 1(Т) в рассматриваемой области температур предполагается линейной]:

где

(Т)= 2К 1 (Т) = 2К(Т - Т2)/Т 2, К- константа,

= 4 К2,

Угол здесь играет роль параметра порядка.

Рис. 2. Температурные зависимости ориентации осей лёгкого намагничивания для NdCo5 и РrСо 5.

Такую же форму принимает термодинамич. <потенциал вблизи точки Т = Т 1 при (либо).Т. о., переориентация магн. моментов, описываемая термодинамич. потенциалом(1), при К2 > 0 происходит непрерывно, путём двух фазовых переходов 2-го рода при темп-pax Т1 и Т 2. Параметр (параметр порядка) меняется при этом непрерывно, а производная имеет разрывы на концах области переориентации (рис. 3, а). Очевидно, <что вблизи темп-р Т 1 и Т 2, при к-рых происходят фазовые переходы 2-го рода, должны наблюдаться характерные особенности в поведении ряда термодинамич. величин: теплоёмкости, модуля Юнга и т. <п., а также расходимость восприимчивости (описывающей отклик параметра порядка на термодинамически сопряжённое ему поле), обращение в нуль частоты колебаний параметра порядка (мягкая мода), замедление его релаксации ит. д. Такие аномалии в окрестности точки О. ф. п. действительно наблюдались, <напр., в редкоземельных магнетиках [1]. При непрерывной переориентации магн. моментов угл. фаза III играет роль "буфера". Она позволяет магн. <моментам непрерывно переходить из фазы I в фазу II. О. ф. п. относятся к переходам, для к-рых теория Ландау является очень хорошим приближением, <т. к. флуктуации параметра порядка в критич. состоянии здесь можно не учитывать, <поскольку они проявляются в очень узкой области темп-р (.~10-6 - 10-8K) вблизи точки перехода.

Рис. 3. Температурная зависимость угла при ориентационном фазовом переходе: а - К 2 б - К 2< 0.

При К2 < 0 фаза III является неустойчивой и температурные области существования фаз I и И перекрываются. <С точки зрения симметрии, непосредств. непрерывный переход III невозможен, т. к. для непрерывного перехода необходимо, чтобы группа магн. <симметрии одной из фаз, участвующей в переходе, была подгруппой симметрии другой фазы, что для фаз I и II не выполняется. Следовательно, непосредств. <переход III может осуществляться только скачкообразно (фазовый переход 1-го рода) при.= Т с, где Т с определяется условиями равенства термодинамич. потенциалов обеих фаз: Ф(= 0) = Ф(),т. е. K1(Tc) + K2 =0.Темп-ры Т 1 и Т2, определяемые ур-ниями К 1 (Т 2)=0 и K1(T1)+ 2К 2= 0, есть границы областей существования метастабильных фаз (в предположении, <что переход III происходит однородно по образцу). Разложение Ф по (либо приводит к выражению (2), где = 4 К2 < 0, что, согласно теории Ландау, является признаком фазового перехода 1-го рода. На рис. 3(б) изображена зависимость (Т)для этого случая.

Внеш. магн. поле Н вн оказывает существ. влияние на О. ф. п., подавляя их или, наоборот, способствуя их возникновению. Поле Н вн может также индуцировать О. <ф. п. Напр., в целом ряде антиферромагнетиков при достаточно большом (критическом)значении магн. поля Н с, приложенного вдоль оси антиферромагнетизма, <происходит переориентация спинов, и намагниченность магн. подрешёток устанавливаетсяперпендикулярно направлению действующего магн. поля [3] (см. Спин-флоппереход). Индуцированные полем О. ф. п. наблюдались также вслабых ферромагнетиках, в частности в редкоземельных ортоферритах, для к-рых были исследованы разнообразные фазовые диаграммы Н с-.[1].

Перспективное направление, заключающееся в получении магнитотвердых пленок, характеризуется возможностью расширения диапазонов получения и применения готовой продукции. Миниатюризация постоянного магнита позволяет уменьшить приборное или исполнительное устройство, основой которого является постоянный магнит. Первые попытки получить постоянные магниты пленочной конфигурации относятся к 1990-м годам, когда ионно-плазменным напьшением бьли получены пленки SmCoj. Использование полученных пленок было ограничено отсутствием у них кристаллической текстуры. Основная техническая проблема пленочного магнита состоит в том, что необходимо получить достаточно интенсивное магнитное поле в направлении, перпендикулярном плоскости пленки. Такое геометрическое соотношение между направлением вектора намагниченности и минимальным размером (толшиной) пленки является энергетически очень невыгодным. Размагничивающее поле пленки, возникающее из-за наличия на поверхности магнитных зарядов, как бы разворачивает силовые линии магнитного поля в плоскость пленки и составляющая поля в направлении, перпендикулярном плоскости пленки, мала. Преодолеть эту ситуацию можно, только создав в пленке кристаллическую текстуру, при которой оси легкого намагничивания кристаллитов будут направлены перпендикулярно плоскости пленки. Кроме того, необходимо обеспечить в кристаллитах высокое значение коэрцитивной силы для противостояния перемагничиванию под воздействием размагничивающих полей. Этим требованиям удовлетворяет соединение NdjFejB, которое склонно к образованию направленной кристаллической текстуры при затвердевании и обладает высоким значением магнитной кристаллической анизотропии. В проекте Постоянные пленочные магниты на основе сплава Nd-Fe-B, выполняемом в Московском государственном институте стали и сплавов (руководитель - проф., д. ф.-м. н. А.С.Лилеев), методом ионно-плазменного распьшения получены магнитотвердые пленочные магниты толщиной 30...300мкм с магнитной энергией до 35 МГс-Э. Найдены оптимальные условия напыления. Разработана технология получения пленок с кристаллической текстурой, перпендикулярной плоскости пленки, со свойствами: jH = 23,7 кЭ, = 10,1 кГс и (ВН) = 25,5 МГс Э, и изотропных магнитотвердых пленок, обладающих jH = 30 кЭ, В = 6,3 кГс и (ВН) = 12 МГс Э. Изучено влияние температуры подложки при напылении и режимов отжига на магнитные свойства и текстуру получаемых пленок. Определен интервал температур напыления и отжига пленок, при которых формируется кристаллическая текстура в пленках, когда ось перпендикулярна плоскости пленки. В работе установлено, что в зависимости от температуры подложки, температуры отжига и времени отжига используемым методом напыления можно получать как текстурованные, так и нетекстурованные пленки с коэрцитивной силой у последних до 30 кЭ. В отличие от ранних работ, в которых большие значения коэрцитивной силы пленок достигаются при длительных выдержках при температуре отжига, в настоящей работе показано, что jH. > 28 кЭ может быть получена при кратковременном (менее минуты) отжиге при = 510°С. Проведено моделирование петель гистерезиса для ансамбля частиц, имитирующего пленку. Показано, что размеры частиц пленки составляют сотни нанометров и являются однодоменными. Проведено сравнение гистерезисных характеристик магнито-твердого пленочного магнита и спеченных магнитов на основе соединения Nd2Fe14B в интервале температур от 4,2 до 293 К. Установлен однотипный для пленочных и спеченных магнитов характер изменения намагниченности от размагничивающего поля при различных температурах, который обусловлен наличием спинориентационного перехода в соединении Nd2Fe14B и несовершенством кристаллической текстуры в исследуемых магнитах. Основываясь на магнитных и технических свойствах пленок, было предложено их использование в двух приборах; рекламно-информационном, управляемом магнитосенсорами, мультипликаторе (РУММ) и управляемом магнитосенсорами носителе информации картотечном (УНИ), а также для плоского микродвигателя.

На рис. в изображен когерентный механизм перемагничивания.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: