Файл: Мишин Д.Д. Процессы намагничивания и перемагничивания в магнетиках конспект лекций.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.08.2024
Просмотров: 87
Скачиваний: 0
/
/
Рис.4-6. Необратимое вращение намагниченности в вягипсондалъной монокристаллической частице
Рис.4-7. Вращение намагниченности под действием поля Н
- ЗЙ -
oo^i |
ud-g, |
" c t j |
(4-29)
Тогда (4-28) |
C*= |
(ffiftcas'tte**f+*£o4H^f(c^Bk^f^ |
Если мы ограничимся первыми членами для £ <j , то
f f * - - 9.К^3(4-Л*). |
(4-31) |
Тогда |
|
Сх= ^^[i-iioL^A |
i * l - *l * |
- 39 -
(4-32)
Для поликристаллических магнетиков усреднение по всевозможный кри сталлическим ориентациям дает
|
|
* |
* |
/ |
|
|
|
|
|
аС; |
об/ |
|
|
|
|
отсюда |
с1 |
* Ч к \ { } - % ( |
« |
3 |
) |
||
|
|||||||
Подставляя в |
( 4 - 2 7 ) , получим |
^ ' з ^ у 1 t |
|
|
|
||
Зависимость |
намагниченности |
от величины поля Н в области |
силь |
||||
ных полей, называемую часто законом приближения к насыщению!, мож но записать следующий-образом
•&~'hl& + %+-•)+>*• ' (4-35) Экспериментальные результаты представлены на рис. 4-8,' и 4-6 .
По этим экспериментальным результатам были получены значе ния констант магнитокристаллической анизотропии для железа и нике ля
/Л,/ |
* 4,14 |
, |
3,98 х I O 4 J/m* |
, |
/ Я , / |
- 5 , 0 |
, |
4,66 X I O 8 J/m> |
(Ж), |
Этж величины очень близки к значениям, полученным другим независи мым методом. По ч л е н у ^ они связаны с напряжениями в магнетике из - -за наличия дислокации (по Брауну) или с немагнитными включениями (по Неелю).
Глава пятая НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ НАМАШтЧИВАНИЯ И ПЕРЕМАПШИВЛМ1Я
Необратимость процеосов намагничивания и перемагничивания является одной из самых главных особенностей магнетиков. Необрати мые процессы з магнетиках разнообразны. Большое разнообразие необ ратимых процеосов перемагничивания было выявлено благодаря раэви -
- 40 -
тию целого раздела современной физики структурно-чувствительных свойств магнетиков. Широкое распространение магнитных материалов в различных вакнейших областях современной техники стало возмож ным благодаря разработке этого раздела физики,
§5 - 1 . Необратимое смещение доменной границы
Вмалых магнетиках, содержащих дефекты кристаллической решет ки, плотность энергии доменной границы зависит от ее положения.
Причем эта зависимость уожет быть сложной, например, такой,как по казано на рис.5-1.Равновесному состоянию доменной границы будет
соответствовать ее минимальная |
плотность |
граничной энергии |
в |
точке |
||||||
S0 |
. Под действием внешнего |
магнитного поля Н доменная |
граница |
|||||||
будет |
испытывать давление |
Р= 2IS |
И Cos в" |
. Под действием |
||||||
этого давления доменная граница в зависимости от величины |
напря - |
|||||||||
женности |
поля |
Н сместится из |
положения |
5„ |
в положение |
5, , |
5Z |
|||
либо |
$ 3 |
. Если под действием |
|
поля |
Л граница |
смещается до |
положе |
|||
ния |
S, , то при уменьшении поля доменная граница вернетоя |
в |
исход |
|||||||
ное положение |
$е , т . е . смещение границы |
будет обратимым. |
Если же |
|||||||
величина действующего поля значительна и доменная граница достиг нет положения 5х I ю при уменьшении поля граница уже не может вернуться в исходное полокение.Она расположатся в близлежащем мини муме и не вернется в исходное положение. Процесс смещения онажется
необратимым. Необходимым условием необратимого оыещения является |
||
наличие максимума на кривой |
ft- ^(s) |
и достижение величины поля |
Н0> называемого критическим |
полем. |
|
|
н°= |
гт/соьв- |
• |
( 5 _ 1 ) |
|
Если допустить, что зависимость плотности граничной энер |
|||
гии от |
положения |
границы в магнетике |
обусловлена главным |
образом |
внутренними упругими напряжениями, то максимум градиента |
(<Ц£ |
|||
может |
быть вычислен по формуле |
|
° ^ |
|
где |
& - |
ширина доменной границы, |
- |
амплитуда |
внутренних |
напряжений, |
Л - магнитострикция, |
& - |
длина волны |
упругих на- |
|
- 42 -
1 |
1 |
1 |
1 |
\и
|
|
|
У |
|
— r " ^ 1 |
1 |
1 |
0 |
30u |
60u |
90u |
Рис.5-1. Зависимость энергии 90?ндоиенной границн от кристаллографической решётки
Рис. 5-2. Ориентация ней доменной границы |
типа |
180°-й {ТОО} |
|
и дислокационной петли,случая А - I , р, «J. |
- |
стороны ди |
|
слокационной петли,б -ширина границы, |
d |
- |
толщина |
листа образца |
|
|
|
- 43 - |
|
|
|
пряжений. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Если при |
смещении площадь границы не |
изменяется, |
то |
|||||
|
|
№ |
^ |
f |
' |
|
(5-9 |
|
При уменьшении |
С |
критическое |
поле |
увеличивается. При очень |
||||
малых £ |
, когда |
l |
« S , формула |
(5-3) |
не выполняется. Опыт |
|||
показывает, что в этом случае критическое поле уменьшается при |
||||||||
уменьшении |
€ |
. Таким |
образом,при |
6= О |
имеет место максимум |
|||
критического |
поля Нл |
|
|
|
|
|
|
|
пусть |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<С =• {DO |
|
= iOa"/ui* |
, |
|
Получается величина, близкая к экспериментально ивмеренной на постоянных магнитах.
Рассмотрим случай, когда доменная граница закрепляется на двух дефектах (включениях или дислокациях), расположенных на рас стоянии t друг от друга. Под действием внешнего магнитного поля граница изгибаетоя, причем радиус изгиба зависит от величины поля.
£-2.IsHC0S& . |
(5 - 5) |
Критическое поле в атом случае определяется условием отрыва домен ной границы от дефектов
ц . Г
/ I Г |
(5-7) |
Полученные выражения оодерхат такие величины,как плот - ность энергии доменной границы (Г и параметр & , характеризую щие распределение дефектов, которые существенно зависят от дефект ности кристаллической решетки магнетика. Важнейшими дефектами реаль ных магнетиков являютоя дислокации. Поэтому рассмотрим изменение ыагнитоупругой энергии при смещении доменной границы вблизи дислока ции.
- 44 -
§ 5-2. Влияние дислокаций на процессы смещения доменных границ
Дислокации нарушают распределение атомов, характерное дан идеальной кристаллической решетки. Изменение расположения атомов может вызвать существенное искажение однородной самопроизвольной намагниченности.
Магнитные заряды,возникающие из-за неоднородности само - произвольной (спонтанной) намагниченности, а также упругие напря жения вблизи дислокаций могут оказать существенное влияние на про цессы онёщения доменных границ и процессы вращения спонтанной на - магниченности, которыми определяются овойотва магнитных материалов.
Рассмотрим краевую дислокацию, направленную по оси 02 , неперпендикулярную к вектору спонтанной намагниченности, а плос - кость скольжения перпендикулярную этому вектору. Равновесное рао - пределение спонтанной намагниченности вблизи дислокации может быть найдено ив требования минимума полной свободной энергии системы,ко торая складывается из обменной анергии Е, магнитокриоталлической £ „ , ыагнитоупругой энергии Е0 и магнитостатической энергии магнитных зарядов Бт
S(Ea4^E^Eo)=0 |
, |
(5-8) |
где |
, |
|
£а= 44 }Щшс1сЬ)х* l^wa'jbfu^TaoisfJcLZ, (5_0) |
||
^ |
= KJuy-<ftx+sW)dZ, |
( 5 _ 1 0 ) |
Э- обменный параметр; а. - постоянная кристаллической ре -
шетки; |
£s - спонтанная намагниченность; |
°^ |
|
* |
- на |
||
правляющие косинусы |
спонтанной |
намагниченности; |
Afoa |
> |
|
||
магнитострикционные |
константы; |
л V- 4JFdl V£ |
$ |
, |
с/€ |
- элемен |
|
тарный |
объем. |
|
|
|
|
|
|
- 45 -