WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

В разделе 3.3 приведены результаты исследования приповерхностной микромагнитной структуры и локальных магнитных свойств NiFe/Cu и 81NMA/Nb микропроволок. Локальные кривые намагничивания и распределения компонент намагниченности (как параллельной, M||, так и перпендикулярной, M, приложенному магнитному полю) были измерены с помощью экваториального эффекта Керра путем сканирования светового пятна диаметром 1 микрон вдоль длины образца L, равной 15 мм.

Измерения распределений намагниченности были выполнены в центральной части изучаемых микропроволок, чтобы исключить влияние краевых эффектов, в частности, вариаций локального размагничивающего фактора.

Было найдено, что для первой серии NiFe/Cu микропроволок, полученных путем электролитического осаждения, при H < HS (HS – поле насыщения) наблюдается линейная зависимость намагниченности от величины приложенного поля (рис. 7).

1,1,1 2 2' 1 0,0,(a) (b) 0,0,0 10 20 30 0 2 4 6 8 H (Oe) H (Oe) Рис. 7. Локальные приповерхностные кривые намагничивания, наблюдаемые для центральных (1) и краевых (2) микроучастков композитных NiFe/Cu проволок с содержанием железа CFe в слое NiFe, равном 20.5 и 23.3 %: (a) и (b), соответственно.

Согласно существующим представлениям [8] этот экспериментальный факт свидетельствует о том, что основным механизмом перемагничивания микропроволок является вращение локальных векторов намагниченности.

Из рисунка 7 видно, что кривые намагничивания центральных и краевых микроучастков образцов различаются, что обусловлено влиянием локального размагничивающего фактора на поведение различных микроучастков проволоки в магнитном поле. Кроме того, было найдено, что значения HS зависят от содержания железа, CFe, в слое NiFe (рис. 8).

S S M / M M / M FeNi alloy 8 0 5 10 15 20 25 Fe (%) 19 20 21 22 23 24 25 26 Fe (%) Рис. 8. Зависимость локальных значений поля насыщения от содержания железа в слое NiFe, наблюдаемая для центральных микроучастков композитных NiFe/Cu проволок. На вставке приведена зависимость намагниченности насыщения сплава NiFe от процентного содержания железа CFe.

В частности, значительное увеличение HS наблюдается при CFe = 26.8%.

Известно [9], что с увеличением CFe от 19 до 27% значение намагниченности насыщения MS в NiFe сплавах линейно возрастает от до 976 Гс (см. вставку на рис. 8). Таким образом, поле насыщения, рассчитанное из соотношения HS K/MS (K – константа магнитной анизотропии) должно уменьшаться с увеличением CFe, то есть описанный выше экспериментальный факт не может быть объяснен изменением значения MS с ростом CFe Найденная экспериментально зависимость HS(CFe) может быть объяснена микроструктурными особенностями образцов.

Данные, полученные с помощью рентгеновского дифрактометра и трансмиссионного электронного микроскопа, свидетельствовали о том, что NiFe слои изучаемых композитных проволок имеют нанокристаллическую структуру с размером гранул D порядка 12-18 нм, причем значение D увеличивается с ростом CFe. Найденные значения D значительно меньше длины ферромагнитного взаимодействия, которая для пермаллоя приблизительно равна 270 нм. Следовательно, в данном случае применима модель случайной магнитной анизотропии [5]. В соответствии с этой моделью Кэфф и, соответственно, HS нанокристаллического материала увеличиваются с ростом D, что и наблюдалось нами.

S M (Gs) S H (Oe) Наибольшего внимания заслуживают результаты измерений распределений намагниченности вдоль длины образцов L. (рис. 9).

0,H = 1 Oe 0,H = 2.3 Oe 0,(a) (b) M|| / MS M|| / MS 0,0, M / MS M / MS 0,0,0,0,-0,-0,-0,0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 10 20 30 40 50 L (m) L (m) Рис. 9. Типичные распределения M(L)/MS и M(L)/MS, наблюдаемые для микропроволок с CFe = 26.8 и 19.3 %: (a) и (b), соответственно.

Из рисунка 9 видно, что компонента намагниченности М|| имеет один и тот же знак, а зависимость М(L) имеет осциллирующий знакопеременный характер. Анализ формы магнитооптических сигналов с учетом различных механизмов перемагничивания образца показал, что знакопеременное поведение зависимости М(L) возможно только в том случае, когда локальный вектор намагниченности МS на различных микроучастках образца направлен под углом ± относительно его длины L, а перемагничивание этих микроучастков осуществляется за счет вращения локальных векторов МS. Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют о том, что в приповерхностной области микропроволок существуют круговые домены, и намагниченность в соседних доменах направлена под углом ± относительно L. Дополнительные исследования показали, что абсолютное значение порядка 80°. Было также найдено, что значение увеличивается с ростом CFe, то есть с увеличением эффективной константы магнитной анизотропии. Очевидно, что расстояние между нулевыми значениями на знакопеременных кривых рисунка соответствуют ширине, d, круговых доменов. Из полученных зависимостей M(L)/MS найдено, что значение d уменьшается с увеличением CFe. В S S M / M M / M частности, для проволок с CFe = 19.3 и 26.8 %, значение d равно 10 и микрон, соответственно. Здесь также, принимая во внимание соотношение d K-1/4, уменьшение d можно объяснить обратно-пропорциональной зависимостью d от эффективной константы магнитной анизотропии, которая, как показано выше, увеличивается с ростом CFe.

Далее приведены результаты магнитооптического исследования второй серии микропроволок, полученных прессованием стержней, состоящих из немагнитной (Cu, Nb) сердцевины, помещенной в магнитную (NiFe, 81NMA) трубку. Было найдено, что, как и в предыдущем случае, значения HS для краевых микроучастков микропроволок примерно в 2-раза больше, чем центральных. Рост локальных размагничивающих факторов для краевых участков по сравнению с центральными обуславливает это различие. Для этой серии композитных микропроволок были также измерены распределения намагниченности вдоль их длины L.

Было найдено, что и в этом случае при H < HS локальные приповерхностные компоненты намагниченности, параллельные приложенному магнитному полю, M||, имеют один знак, а перпендикулярные к полю, M, имеют знакопеременное, осцилляционное поведение (рис. 10).

0,0,0,D = 100 k, H = 4.6 Oe D = 50 k, H = 3 Oe 0,0, M||, M M||, M 0,0,0,0,0,0,-0,-0,-0,-0,0 10 20 30 40 0 20 40 60 80 L (k) L (k) Рис. 10. Типичные распределения намагниченности параллельной M|| и перпендикулярной M приложенному магнитному полю, наблюдаемые для NiFe/Cu микропроволок.

S S M / M M / M Наблюдаемые распределения намагниченности свидетельствовали о том, что в приповерхностной области NiFe/Cu и 81NMA/Nb микропроволок также существуют круговые домены.

Куски NiFe/Cu микропроволок были отожжены при температуре T = 780 oC в течение 2 часов, а 81NMA/Nb микропроволок – при температуре T = 750 oC в течение 1 и 3 часов при давлении P = 10-5 Торр. Было найдено, что термическая обработка сопровождается существенным изменением приповерхностных значений поля насыщения. В частности, HS в отожженных проволоках увеличивается в 1.5-2 раза по сравнению с исходными образцами.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Установлено, что Fe80.5Nb7.5B12 аморфные ленты имеют практически изотропные объемные магнитные характеристики, в то время как их приповерхностные магнитные свойства являются анизотропными.

2. Обнаружено, что термическая обработка Fe80.5Nb7.5B12 лент существенно влияет на их магнитные характеристики. Установлено, что о с ростом температуры отжига до 550 С значения поля насыщения HS о уменьшаются, а при Tann > 550 С они увеличиваются. Найденные температурные зависимости поля насыщения образцов были объяснены их микроструктурными изменениями с ростом температуры отжига. В о частности, появление в отожженных при температуре Tann 550 С образцах нанокристаллической фракции, объем которой увеличивается с ростом Tann, обуславливает уменьшение HS, а полная кристаллизация о образца при Тann > 600 С приводит к существенному увеличению HS.

Наилучшие магнитомягкие свойства были обнаружены для образца, отожженного при температуре 550 оС.

3. Впервые обнаружено, что в отожженных Fe80.5Nb7.5B12 образцах прямая и обратная ветви приповерхностных петель гистерезиса меняются местами, то есть наблюдаются инвертированные петли гистерезиса. Полученные экспериментальные данные были качественно объяснены в рамках двухфазной модели с двумя неидентичными фазами, характеризующимися одноосной магнитной анизотропией и антиферромагнитным обменным взаимодействием между ними.

4. Установлено, что изучаемые Fe- и Co-обогащенные аморфные ленты с различающимися положительными значениями магнитострикции S характеризуются наличием плоскостной магнитной анизотропии с ориентацией оси легкого намагничивания параллельно длине ленты, причем экспериментально найденные значения полей насыщения HS Кэфф образцов зависят от величины S. Причиной этого является магнитоупругое происхождение магнитной анизотропии в аморфных материалах, эффективная константа которой определяется соотношением Кэфф S, где S – магнитострикция, а – напряжения, существующие в процессе изготовления лент 5. Обнаружено, что в исходных образцах Fe- и Co-обогащенных аморфных лент локальные приповерхностные кривые намагничивания различаются, а распределения намагниченности имеют нерегулярный характер, что было объяснено дисперсией приповерхностной магнитной анизотропии, которая обычно наблюдается в материалах, полученных методом закалки расплава на быстровращающемся барабане.

6. Найдено, что значения полей насыщения и коэрцитивной силы на свободных сторонах изучаемых лент меньше, чем на контактных. Этот факт был объяснен различающимися остаточными напряжениями, возникающими вблизи контактной и сводной сторон лент в процессе их изготовления, а также различающейся морфологией этих сторон.

7. Установлено, что термическая обработка изучаемых аморфных лент существенно влияет на их магнитные характеристики. В частности, термическая обработка повышает однородность приповерхностных магнитных свойств, при этом значения полей насыщения зависят от температуры отжига. В целом было установлено, что в результате термической обработки аморфных сплавов возможен переход из магнитомягкого состояния в магнитожесткое без изменения их состава.

Очевидно, что этот экспериментальный факт может быть использован при применении указанных сплавов в практических приложениях.

8. Обнаружено, что в приповерхностной области нанокомпозитных NiFe/Cu микропроволок, полученных путем электролитического осаждения NiFe на медные проволоки, существуют круговые домены с ±80-градусной ориентацией намагниченности в соседних доменах относительно длины образца. При этом основным механизмом перемагничивания выше указанных микропроволок является вращение локальных векторов намагниченности.

9. Найдено, что значение поля насыщения HS увеличивается, а ширина круговых доменов d уменьшается с ростом концентрации железа, CFe, в магнитном NiFe слое нанокомпозитных микропроволок.

Найденные зависимости HS(CFе) и d(CFе) объяснены микроструктурными изменениями микропроволок с изменением CFе.

10. Обнаружено, что с ростом толщины магнитной оболочки в нанокомпозитных NiFe/Cu и 81NMA/Nb проволоках, приготовленных прессованием стержней, состоящих из Cu (Nb) сердцевины, помещенной в NiFe (81NMA) трубку, приповерхностные значения HS увеличиваются.

11. Установлено, что при H < HS локальные приповерхностные компоненты намагниченности в нанокомпозитных NiFe/Cu и 81NMA/Nb проволоках, параллельные приложенному магнитному полю, M||, имеют один знак, а перпендикулярные к Н (как M, так и Mn), имеют знакопеременное, осцилляционное поведение.

12. Обнаружено, что термическая обработка нанокомпозитных NiFe/Cu и 81NMA/Nb проволок сопровождается существенным изменением приповерхностных значений поля насыщения HS.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Е.Е. Шалыгина, И. Скорванек, П. Свек, В.В. Молоканов, В.А.

Мельников // Инвертированные приповерхностные петли гистерезиса в гетерогенных (нанокристаллических/аморфных) Fe81Nb7B12 сплавах// Письма в ЖТФ, 30, в. 14 (2004) с. 37-41.

2. Е.Е. Шалыгина, И. Скорванек, П. Свек, В.А. Мельников, Н.М.

Абросимова // Инвертированные приповерхностные петли гистерезиса в гетерогенных (нанокристаллических/аморфных) Fe81Nb7B12 сплавах // ЖЭТФ, 126, N3 (2004) 625-633.

3. Е.Е. Шалыгина, В.В. Молоканов, В.А. Мельников, Н.М. Абросимова // Особенности магнитных свойств гетерогенных (нанокристаллических/аморфных) Fe80.5Nb7.5B12 сплавов // Труды докладов конференции «Новые магнитные материалы микроэлектроники-XIX», Москва, 2004, c. 877-879.

4. E.E. Shalyguina, V.V. Molokanov, M.A. Komarova, V.A. Melnikov, N.M.

Abrosimova // Inverted Near-surface Hysteresis Loops in Annealed Fe80.5Nb7B12.5 Ribbons // J. Magn. Magn. Mater. 290-291 (2005) Part 2, 1438-1441.

5. E.E. Shalyguina, V/V/ Molokanov, M.A. Komarova, V.A. Melnikov, A.N.

Shalygin // Abnormal near-surface of heterogeneous (amorphous/nanocrystalline) FeNbB ribbons // Thin Solid Films, 5, Issues12 (2006) 161-164.

6. E.E. Shalygina, G.V. Maximova, M.A. Komarova, V.A. Melnikov, A.N.

Shalygin, V.V. Molokanov // Magnetic field behavior of heterogeneous magnetic materials // J. Magn. Magn. Mater. 321 (2009) 865-867.

7. E.E. Shalyguina, V.V. Molokanov, M.A. Komarova, V.A. Melnikov, N.M.

Abrosimova // Inverted near-surface hysteresis loops in annealed Fe80.5Nb7B12.5 ribbons // Book of Abstracts of the Joint European Magnetic Symposia, (Dresden, Germany), September 05-10, 2004, p.115.

8. E.E. Shalyguina, V.V. Molokanov, A.M. Saletskii, M.A. Komarova, V.A.

Melnikov // Inverted Near-surface Hysteresis Loops in Heterogeneous (Amorphous/Nanocrystalline) Fe80.5Nb7B12.5 Ribbons // Book of Abstracts of The European Magnetic Sensors and Actuators Conference (EMSA), TP-12, Cardiff, United Kingdom, 4- 7 July, 2004.

9. E.E. Shalyguina, V.V. Molokanov, M.A. Komarova, V.A. Melnikov, A.N.

Shalygin// Abnormal near-surface magnetic properties of heterogeneous (amorphous/nanocrystalline) Fe80.5Nb7B12.5 ribbons // 3rd International conference on Materials for Advanced Technologies, ICMAT-2005, 3-July, Singapore, Abstracts of Symposium D. Magnetic Nanomaterials and Devices, p. 12.

10. E.E. Shalyguina, V.V. Molokanov, M.A. Komarova, V.A. Melnikov, A.M.

Abrosimova // Peculiarities of magnetic properties of annealed Fe80.5Nb7B12.ribbons // Book of abstracts of Moscow International Symposium on Magnetism, MISM2005, June, Moscow, Russia, p. 263.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»