Файл: Стабильность свойств ферритов. (Анализ физических свойств при внешних воздействиях, прогнозирование. Элементы проектирования).pdf

ся при их магнитной встряске, например при многократ­ ном циклическом перемагничивании полем насыщения.

При плавном уменьшении величины поля от насыще­ ния до нуля проницаемость ферромагнетика постепенно уменьшается. Это явление получило название магнитной дезаккомодации. При магнитной дезаккомодации изме­ нению во времени подвержены многие параметры фер­ ритов: Вт (максимальная магнитная индукция), Вг (ос­ таточная магнитная индукция), Нс (коэрцитивная сила), ц (магнитная проницаемость), магнитный спектр прони­ цаемости, форма петли гистерезиса и т. д. Наиболее важ­ ное значение для ферритов радиочастот имеет изме­ нение начальной магнитной проницаемости [95] или дезаккомодация начальной магнитной проницаемости:

и дезаккомодация начальной магнитной восприимчивости:

=- ХнйѴХнм-

Оба эти параметра связаны между собой соотношением

D = D (ja , —u,0)/p. ,•

При значительных величинах проницаемости (u,HJ> ^125 мкГ/м) эти величины, полученные из следующей зависимости: ptH= fxo(1 + %), мало отличаются друг от друга.

В работе Сноека [107] было уделено значительное внимание релаксационным процессам, в том числе дезак­ комодации магнитной проницаемости ферритов, которая появляется после воздействия на феррит переменного магнитного поля с убывающей амплитудой. Наблюдения проводились через 0,1 с после окончания процесса раз­ магничивания и продолжались в течение суток. Измене­ ния проницаемости во времени при двух температурах (0°С и —60 °С) для Mn-Zn ферритов с избытком окиси железа позволяют предположить, что спад проницаемо­ сти продолжается очень длительное время.

Процесс дезаккомодации в данном случае объясняет­ ся диффузией электронов между ионами Fe2+ и Fe^, а также магнитным последействием, которое определяет­

ствия и дезаккомодадии от температуры, нельзя считать эти эффекты чисто электромагнитными. Он предполагает тесную связь этих эффектов с тепловыми движениями

врешетке ферромагнетика.

Вработе [164] обобщаются результаты исследования по изучению связи между характером зависимости про­ ницаемости от температуры и явлением дезаккомодадии для ферритов на основе марганца и железа, а также марганца, железа и цинка. Для марганец-цинковых и марганцевых ферритов, содержащих двухвалентное же­ лезо, ранее многими исследователями был обнаружен второй максимум на кривых зависимости проницаемо­ сти от температуры (помимо максимума вблизи точки Кюри).

Анализируя результаты исследований, Енз установил, что для поликристаллического феррита на основе мар­

ионов марганца. На основании проведенных исследова­ ний автор считает, что как процессы дезаккомодации, так и сложный характер зависимости проницаемости от температуры определяются процессами п е р е с т р о й к и доменных границ, связанными с диффузией электронов и внутренними напряжениями. Для проверки зависимости проницаемости от температуры и наблюдения процесса дезаккомодации был выращен монокристалл состава

Mno,84Fe2;i604.

Данные испытаний сопоставлялись со значением про­ ницаемости для близких по составу поликристаллов

Mn0i86eFeg^34Fe2 +O4 и Mn0,812F e^ 88Fe2 + 0 4. Оказалось, что

образец, вырезанный из монокристалла в виде рамки со сторонами, лежащими в направлении наиболее легкого намагничивания, имеет при комнатной температуре при­ мерно в 2,5 раз большее значение начальной магнитной проницаемости, чем тороид, вырезанный в направлении

< 110>.

Процесс дезаккомодации можно проиллюстрировать сравнением кривых зависимости проницаемости от тем­ пературы: если измерения проводятся через значитель­ ное время после размагничивания, то левый максимум кривой проницаемости, построенный вручную, заметно уменьшается по сравнению с максимумом, полученным

34

с помощью автоматического самописца. В то же время максимумы вблизи точки Кюри совпадают.

Известію, что проницаемость определяется как про­ цессами смещения границ доменов, так и процессами вращения векторов их намагниченности; величина про­ ницаемости, определяемая процессами вращения цВращ, обратно пропорциональна константе анизотропии К'-

анизотропии, С' — коэффициент, характеризующий мар­ ку феррита.

В то же время объяснить появление второго макси­ мума только возникновением магнитострикционных на­ пряжений при некотором среднем неизменном значении внутренних напряжений также нельзя, так как во всем диапазоне температур от —150 до +40 °С для коэффи­ циента магнитострикции в направлении < 111 > (А,ш) получено положительное значение, монотонно изменяю­ щееся от +23-10-6 до +5-10-6, а в направлении <110> (+ю) — отрицательное постоянное значение (—13-10“6), где индексы при X означают направления кристаллогра­ фических осей.

По-видимому, существование второго максимума на кривых зависимости проницаемости от температуры, а также явления дезаккомодации, т. е. временных изме­ нений проницаемости, можно объяснить, исходя из про­ цессов смещения границ доменов, внутренних напряже­ ний, связанных с наличием пор, примесей и других дефектов и магнитострикционных напряжений. Эти про­ цессы зависят от температуры, они вызывают некоторое суммарное изменение величины магнитного момента фер­ рита и приводят к появлению второго максимума про­ ницаемости на кривой зависимости проницаемости от температуры. Изменение магнитного момента опреде­ ляется различным сочетанием возможных переходов электронов от одних ионов к другим. При комнатной температуре в течение первых секунд, когда интенсив­ ность процесса дезаккомодации проницаемости наиболь­ шая, непосредственная диффузия металлических ионов

некристаллическим ферритам, также получен второй максимум на кривых зависимости проницаемости от тем­ пературы, однако он резко сдвинут в сторону положи­ тельных температур. Это несовпадение объясняется, по­ мимо некоторого различия в составах, влиянием вну­ тренних напряжений и диффузионных процессов. Хотя далее и указывается на то, что процесс временного из­ менения проницаемости является суммой процессов с различными временами релаксации, тем не менее пред­ лагается формула зависимости проницаемости от време­ ни (при заданной температуре), в которую входят ее на­ чальное значение перед дезаккомодацией |і конечное

«значение |хнг2, проницаемость вращения р.вращ и время релаксации То:

* /( ! Ѵ і - Рвращ )== 1Л*Ы + I 1 - Z l4)h \ ,2-

В дальнейшем в работах Януса Р. И. и Дрожжиной В. И. [161] было приведено более правильное мате­ матическое выражение для описания процесса времен­ ных изменений магнитной проницаемости, которое имеет вид:

торый постоянный коэффициент. Это выражение состав­ лено в предположении, что дезаккомодация проницаемо­ сти определяется не одним процессом с каким-то вре­ менем релаксации, а суммарным эффектом процессов с, различными временами релаксации. Мараис и Мерсерон [174—179] рассматривают две взаимосвязанные ха­ рактеристики: зависимость тангенса угла потерь от тем­ пературы и дезаккомодацию проницаемости.

Дезаккомодация условно характеризовалась величи­ ной спада вещественной составляющей комплексной про­ ницаемости за время, прошедшее после размагничива­ ния (с одной секунды до 30 минут), и измерялась в интервале температур —200 . . . +200°С. Тангенс угла по­ терь изучался при слабой напряженности поля с часто­ той 1 кГц в том же температурном интервале. Эти две зависимости исследовались для Mn-Zn ферритов различ­ ных составов.

36