Магнитокристаллическая энергия

С учетом только влияния анизотропии формы или магнитокристаллической энергии или напряжений коэрцитивная сила может быть рассчитана по формулам [c.205]

Если монокристалл магнитного материала свободно подвесить в магнитном поле, он займет такое положение, при котором его магнитная энергия минимальна, т. е. намагничивание происходит в направлении так называемого легкого намаёничивания, определяемом рядом факторов. Наиболее важными факторами являются 1) положение осей кристалла относительно направления намагничивания, т. е. магнитокристаллическая энергия 2) внешнее магнитостатическое поле, которое зависит от формы образца, т. е. энергия анизотропии формы (последняя исчезает для сферического образца и максимальна для бесконечно длинного стержня эта энергия тесно связана с размагничивающим фактором) 3) наконец, энергия магнитострикционных напряжений, которая может измениться при изменении направления намагничивания (хотя этот эффект обычно связан с кристаллографическими осями образца, он рассматривается отдельно от чистой кристаллографической анизотропии). Два первых фактора считаются самыми важными, они могут быть использованы при решении структурных и других задач. [c.294]

Однако с увеличением толщины границы возрастает магнитокристаллическая энергия, приходящаяся на единицу плошади границы [c.26]

Степень возможного отклонения принято характеризовать восприимчивостью материала х в малом магнитном поле Н, , направленном перпендикулярно оси легкого намагничивания. Пусть под действием такого поля Нвектор намагниченности материала отклоняется на угол ф. Тогда общая энергия магнетика, равная сумме магнитокристаллической энергии и магнитостатической энергии в пoлeЯJ , запишется слсдуюш,им образом [c.30]

Ферромагнитные тела также проявляют свойства анизотропии, описываемые при помощи энергии анизотропии или магнитокристаллической энергии-, намагниченность стремится ориентироваться вдоль определенных кристаллических осей — так называемых направлений легкого намагничивания. Энергия анизотропии, как считается, появляется на микроскопическом уровне в результате совместного действия, эффектов спин-орби-тальных взаимодействий и частичной потери орбитального момента импульса в неоднородных электрических полях кристалла и за счет обменных орбитальных взаимодействий с соседними атомами. [c.46]

Второе из этих выражений показывает, что магнитная анизотропия не влияет на прецессию спина, если соответствующая магнитокристаллическая энергия берется только во втором порядке по а. Следовательно, для этого случая рассмотрим следующий член в разложении (6.4.47). Вследствие инвариантности относительно обращения времени 5 энергия должна быть четной функцией компонент л, поэтому следующий член будет четвертого порядка по а. В общей форме он имеет вид [c.364]

Для описания некоторых материалов, например железа, может понадобиться учет членов шестого порядка по а в выражении для магнитокристаллической энергии. Дополнительный член имеет форму так как можно показать, что потребуется добавить только один новый инвариант. Приведем типичные значения коэффициентов и для железа при комнатной температуре 4.2-10 эрг/см и 1.5-10 эрг/см . На рис. 6.4.1 показано изменение этих коэффициентов с температурой. Можно заметить, что К М и стремятся к нулю, когда 6 приближается к 0с 1000 °К. Для никеля при комнатной температуре /С,М = — 5 - 10 эрг/см . [c.366]

Таким образом, согласно [385] температурные изменения доменной структуры практически не зависят от структурного состояния образца (наноструктурного или крупнокристаллического) и происходят одинаковым образом при тех же температурах. Это говорит о том, что изменения доменной структуры, по-видимому, в основном контролируются такими важными магнитными параметрами, как постоянная магнитокристаллической анизотропии и обменная энергия, а также геометрическими параметрами образца. Микроструктура материала, ее дисперсность, высокая плотность дефектов определяют только локализацию и подвижность стенок доменов. [c.229]

Тл, что используют на практике (табл. 8.10). Наибольшее распространение получили сплавы Fe—Со примерно эквиатомного состава (пер-мендюры). Для них характерна весьма высокая магнитострикция насыщения (60...100)- 10 , поэтому их используют также как магнито-стрикционные материалы (табл. 8.11). Одновременно пермендюры имеют относительно невысокую константу магнитокристаллической анизотропии К , что обусловливает невысокое значение наблюдаемой у этих материалов коэрцитивной силы (30... 160 А/м), достаточно высокую максимальную проницаемость (5500) и малые потери на перемагничивание при высоких индукциях (Р, g/400 = 25 Вт/кг для ленты толщиной 50 мкм). Из-за высокой магнитострикции процессы перемагничивания во многом определяются энергией магнитоупругой анизотропии, пропорциональной произведению и внутренних напряжений Для релаксации этих напряжений необходимо использовать длительный отжиг с последующим медленным охлаждением. Но в результате такого отжига в сплавах типа пермендюр происходит химическое упорядочение — при температурах ниже 730 °С возникает сверхструктура РеСо эквиатомного состава. Как следствие, сплав приобретает повышенную хрупкость, препятствующую выпуску пермендюра в виде тонкой ленты. Для повышения пластичности сплав легируют ванадием (1,5...2 %), что приводит к [c.550]

Сплавы Fe—Si—В с высоким магнитным насыщением бьши предложены для замены обычного кристаллического сплава Fe—Si в сердечниках трансформаторов, а также сплавов Ni— Fe с высокой магнитной проницаемостью. Отсутствие магнитокристаллической анизотропии в сочетании с довольно высоким электросопротивлением снижает потери на вихревые токи, в особенности на высоких частотах. Потери в сердечниках из разработанного в Японии аморфного сплава FegjBi3Si4 2 составляют 0,06 Вт/кг, т. е. примерно в двадцать раз ниже, чем потери в текстурованных листах трансформаторной стали. Экономия за счет снижения гистерезисных потерь энергии при использовании сплава Fes3Bi5Si2 вместо трансформаторных сталей составит только в США 300 млн долл/год. Эта область применения металлических стекол имеет широкую перспективу. [c.864]

Qy Qz — 4я. Энергия этого взаимодействия минимальна, когда вектор М направлен вдоль длинной оси эллипсоида (ось легкого намагничивания). Магнитокристаллическая анизотропия связана с различием энергии, требуемой для намагничивания кристалла до насыщения по разным направлениям. То направление, для которого эта энергия оказывается наименьшей, называют направлением легкого намагничивания. Для Ni и ГЦК-Со (первая константа анизотропии 1 0) ребра элементарной кубической ячейки являются направлениями трудного , а пространственные диагонали — легкого намагничивания. В случае ОЦК-Fe К- ]> 0) имеет место обратная картина. [c.323]

Чтобы с требуемой точностью измерить К[, мы должны быть уверены, что отклонение от сферичности для используемого в опыте сферического образца составляет не более 1%. Заметим, что кобальт имеет высокую энергию магнитокристаллической анизотропии. Если бы эксперимент проводился с железом или никелем, геометрическое совершенство должно было бы быть еще более высоким [82]. [c.278]

Опишем теперь явления, происходяш ие в магнитном материале в малых полях, когда вая ную роль играют стенки доменов. Прежде всего рассмотрим монокристаллы, так как это позволяет обойти трудности, связанные с различной ориентацией кристаллитов в поликристалле. В размагниченном состоянии образец разбит на домены, причем каждый домен намагничен вдоль одного из направлений легкого намагничивания и различные домены разделешл границами. Внешняя энергия размагничивания и энергия стенок доменов, а также вклад магнитокристаллической и магнитострик-ционной энергий имеют минимальные значения при таком расположении стенок доменов, когда свободные внешние магнитные полюса почти полностью исчезают. Пример такого размагниченного образца приведен на фиг. 6, где схематически показан процесс намагничивания. [c.287]

Этот экспериментальный факт может быть формально выражен математически зависимостью части внутренней энергии ферромагнетика от направления намагниченности относительно осей кристаллической решетки с минимумом энергии в определенных направлениях. Эта энергия называется энергией магнитокристаллической анизотропии, а указанные направления — осями легкого намагничивания. [c.20]

Для кубических кристаллов выражение для энергии магнитокристаллической анизотропии (в декартовых координатах) имеет вид [c.20]

Таким образом, энергия анизотропии представляется в виде степенного ряда, причем берутся только члены разложения с четными степенями, поскольку в большинстве ферромагнетиков энергия одинакова при отклонении намагниченности как в положительном , так и в отрицательном направлении от оси легкого намагничивания. В тех случаях, когда энергия анизотропии зависит от направления вдоль оси легкого намагничивания ( однонаправленная анизотропия, связанная, например с анизотропным обменным взаимодействием в гетерогенных кристаллах), энергия анизотропии представляется в виде ряда как по четным, так и по нечетным степеням направляющих косинусов. Коэффициенты Кп в (1-17) — (1-20) называются константами магнитокристаллической анизотропии и сами по себе не имеют физического смысла, они являются коэффициентами членов ряда, служащего для математической записи энергии анизотропии. При этом соотношения между величинами и знаками двух первых констант магнитокристаллической анизотропии /(] и Л г в (1-20) изменяются при изменении направлений, которым соответствует минимум энергии анизотропии в одноосном ферромагнитном кристалле (т. е. равновесных направлений его намагниченности в отсутствие внешнего магнитного поля) [1-8]. Эти направления могут или совпадать с гексагональной осью кристалла, или лежать в базисной плоскости, перпендикулярной оси кристалла, или образовывать конус направлений легкого намагничивания, осью которого является гексагональная ось кристалла (табл. 1-3). [c.21]

Для редкоземельных ферромагнетиков спин-орбй-тальное взаимодействие велико, а связь орбитальных моментов электронов с полем решетки слабее (так как 4/-электроны принадлежат к глубоким орбитам). Внешнее поле Н, действуя на суммарный момент редкоземельного иона, преодолевает энергию взаимодействия орбитальных моментов с кристаллическим полем решетки. Таким образом, энергия магнитокристаллической анизотропии 4/-переходных металлов имеет электростатическую природу [1-9]. [c.24]

Если константа одноосной магнитокристаллической анизотропии велика Дж/м ), энергия ани- [c.30]

Пусть образец имеет размеры, меньшие критического размера однодоменности, и сферическую с )орму, так что при повороте вектора намагниченности под действием внешнего поля собственная магнитостатическая энергия образца остается постоянной. Рассмотрим случай, когда изменяюшаяся часть общей энергии состоит из энергии одноосной магнитокристаллической анизотропии и потенциальной энергии во внешнем поле [c.32]

В рассматриваемом случае перемагиичивание образца происходит однородным вращением векторов намагниченности и значение Н,м по (1-54) и (1-55) не зависит от размеров образца. Отсюда следует, что образцы из ферромагнетика с большой энергией магнитокристаллической анизотропии должны быть однодоменными при любых размерах (после намагничивания до насыщения). Тот экспериментальный факт, что коэрцитивная сила таких образцов зависит от их размеров и составляет обычно лишь малую часть значения 2К1Мц, называется парадоксом Брауна. Объяснение этого парадокса сводится к учету влияния на процесс перемагничивания образца несовершенств его структуры, приводящих к локальным понижениям констант анизотропии и обмена, а также влияния особенностей его поверхности, приводящих к локальным повышениям внутреннего размагничивающего поля. [c.33]

Внутренние напряжения в ферромагнетике также могут приводить к изменению энергии доменной границы при ее смещении. При наличии напряжений константа анизотропии материала может быть приближенно записана как сумма констант, характеризующих магнитокристаллическую и магнитоупругую анизотропии [в соответствии с (1-26)] [c.42]

Следует отметить, что формулы (1-33) и (1-34) выведены для классического случая больших по толщине доменных границ с исчезающе малыми относительными углами поворота спиновых моментов в соседних атомных плоскостях. Эти формулы для границ с малой толщиной и высокой энергией, характерных для соединений с большими значениями магнитокристаллической анизотропии, можно применять лишь для оценочных расчетов. [c.64]

Коэрцитивная сила магнитов из порошков ВтСоз после процессов спекания и отжига намного превышает коэрцитивную силу исходного порошка. Это может быть связано с различным состоянием поверхности частиц в порошке и магните, где поверхность частиц преобразуется в границы зерен, составляющих магнит. В то время как поверхность частиц порошка в течение всех процессов его получения и обработки подвергается деформации и интенсивному окислению [2-36], в магните в процессе его спекания и последующего отжига может происходить устранение деформации решетки и освобождение границ зерен от окислов за счет укрупнеппя частиц окислов или процесса растворения — выделения. Тем не менеее границы зерен вследствие большой плотности дислокаций в них или изменения состава (обогащения кобальтом) могут иметь низкую магнитокристаллическую анизотропию или низкую энергию обмена и быть местом образования зародышей обратной магнитной фазы и связывания их границ. [c.68]

Магнитотвердые ферриты бария, стронция и кобальта (или оксидные магниты) являются ферримагнетиками. Высококоэрцитивное состояние в них обусловлено большой магнитокристаллической анизотропией и мелкозернистой структурой, обеспечиваемой методами порошковой металлургии. Эти материалы отличаются высокой коэрцитивной силой, сравнительно небольшой остаточной магнитной индукцией и удовлетворительным уровнем максимальной удельной магнитной энергии. Эти свойства воспроизводятся на ферритах с одноосной анизотропией, получаемых тек-стурированием заготовок внешним магнитным полем во время формообразования. Недефицитность и дешевизна исходных компонентов, возможность изготовления магнитов по безотходной технологии порошковой металлургии и с высокими магнитными характеристиками обеспечили магнитотвердым ферритам большой удельный вес (более половины) в производстве постоянных магнитов. [c.620]

Возможны и более сложные типы анизотропии, в частности анизотропия типа легкая плоскость . В последнем случае направления легкого намагничивания образуют плоскость, расположенную перпендикулярно к оси анизотропии. Другим типом взаимодействия, который также играет важную роль в формировании магнитокристаллической анизотропии, является спин-орбитальное взаимодействие, которое, как и магнитное дипольное взаимодействие, пропорционально (о/с) т. е. относится к релятивистским. Обусловленную перечисленными механизмами часть полной энергии магнитоупорядоченного кристалла, зависящую от направления, принято называть энергией магнитной анизотропии гюа. Именно энергией Юа В значительной степени определяется магнитоупругое взаимодействие, или магнитострикция. [c.370]

Наконец, так как m есть не что иное, как образ вектора плотности намагничивания в конфигурации Жа, то локальное магнитное поле В — полевая величина, учитывающая зависимость энергии ферромагнетика от направления намагниченности. В соответствии с обсуждением в 1.6 величину В можно также назвать полем магнитной анизотропии яли магнитокристаллическим магнитным полем. В соответствии с замечанием в 1.6 обменные силы не зависят от направления намагниченности в силу зависимости энергии от переменной М. [c.354]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...