Ферромагнитная анизотропия

Энергия кристаллографической магнитной анизотропии. Анализ кривых намагничения ферромагнитных монокристаллов показывает, что в ферромагнитном монокристалле существуют направления (или оси) легкого и трудного намагничения. Так, например, направление [100] в кубических кристаллах железа является осью легкого намагничения, а [111] — осью трудного намагничения (рис. 10.20). [c.346]

Физическую природу магнитной анизотропии впервые установил Н. С. Акулов. В ферромагнитном кристалле имеются взаимодействия, которые ориентируют намагниченности вдоль определенных кристаллографических направлений (осей легкого намагничения). К этому приводит перекрытие электронных орбит спиновые моменты взаимодействуют с орбитальными из-за наличия спин-орбитальной связи, а орбитальные моменты, в свою очередь, взаимодействуют с кристаллической решеткой за счет существующих в ней электростатических полей и перекрытия волновых функций соседних атомов. [c.347]

В [10] рассмотрены условия, при которых магнитная симметрия кристалла допускает существование слабого ферромагнетизма. В тех случаях, когда тип анизотропии или другие обстоятельства (например, Т>Тц) не допускают возникновения слабоферромагнитного момента, наложение внешнего магнитного поля может приводить к возникновению определенных компонент анти-ферромагнитного вектора — так называемый индуцированный полем антиферромагнетизм [42]. [c.651]

Феррит, помещенный в постоянное магнитное поле напряженностью Но и перпендикулярное к нему переменное СВЧ-магнитное поле, поглощает СВЧ-энергию. Это поглощение носит резонансный характер (ферромагнитный резонанс) и максимально на частоте соо, определенным образом связанной с полем Но. Зависимость резонансной частоты Шо от Но имеет сложный характер и определяется магнитной кристаллографической анизотропией, анизотропией формы, упруго напряженным состоянием образца и т. п. [3]. В наиболее простом случае изотропной сферы [c.708]

Для теоретической интерпретации результатов по ферромагнитному резонансу и анизотропии редкоземельных ферритов-гранатов необходим одновременный учет расщепления уровней ионов под действием кристаллического поля, спин-орбитального и обменного взаимодействий, которые подчас являются величинами одного порядка. В настоящее время информация об электронных уровнях ионов редкоземельных элементов еще недостаточна для надежной теоретической интерпретации результатов. [c.716]

При обработке в магнитном поле ферромагнитная фаза выделяется в виде кристаллов, направленных вдоль направления 1100]. Анизотропия распада была обнаружена путем, измерения электросопротивления вдоль и поперек направления (100). Таким образом, под влиянием магнитного поля распад происходит анизотропно. [c.224]

Такой эффект объясняется обменной анизотропией между ферромагнитным кобальтом и антиферромагнитной оксидной фазой. Путем измерения смещения петли как функции температуры было найдено, что эффект исчезает около точки Нееля, которая для окиси кобальта равна 290 К. Удаление окисного слоя путем восстановления также сопровождается появлением симметричной петли, но ее смещение может быть снова вызвано путем повторного окисления. Подобные же результаты наблюдались и ДЛЯ Fe—Со частиц. [c.237]

Магнитная анизотропия. Способность материала намагничиваться зависит от ряда факторов. Магнитные свойства неодинаковы в различных кристаллографических направлениях. Так, если поле направлено вдоль ребра кристалла железа, то магнитная индукция при той же напряженности поля Н выше, чем в случае направления поля вдоль диагонали основания или вдоль главной диагонали направлениями наиболее легкой намагниченности в кристаллах железа являются направления, параллельные ребрам кристалла. Аналогичные направления облегченного намагничивания, существуют и в других ферромагнитных кристаллах. Различие в магнитных свойствах вдоль разных кристаллографических наиравлений представляет собой магнитную анизотропию. Количественной мерой магнитной анизотропии служит константа магнитной анизотропии K,v Она оценивается разностью энергии намагничивания (до насыщения) единицы объема материала по направлениям наиболее легкого и наиболее трудного намагничивания. Такими направлениями, как сказано. [c.231]

Магнитная проницаемость. Широко применяемые смешанные, в частности двойные ферриты, состоят из ферромагнитного (например NiO-Fe Og) и антиферромагнитного феррита — цинкового или кадмиевого. При увеличении концентрации антиферромагнитного феррита уменьшается обменное взаимодействие между магнитоактивными ионами, снижаются точка Кюри (рис. 18. 2), а также анизотропия и магнитострикция. В результате растет магнитная проницаемость [c.243]

Ширина линии АЯ зависит от ряда факторов, в первую очередь от потерь в феррите вне области ферромагнитного резонанса, его плотности и магнитной анизотропии. Поликри- сталлические ферриты со структурой шпинели имеют АН = [c.252]

Проанализируем причины данных различий, основываясь на результатах исследования методом Лоренца [384] доменной структуры наноструктурного Со, полученного ИПД кручением и имеющего размер зерен 0,1 мкм, и крупнокристаллического Со с размером зерен 10 мкм [385]. Известно, что основными факторами, определяющими доменную структуру ферромагнитных материалов, являются константа анизотропии, обменная энергия и магнитостатическая энергия [267]. Роль константы анизотропии в формировании доменной структуры, как это делается традиционно, изучали путем исследования температурной зависимости. [c.223]

Следует отметить, что из многочисленных методов осаждения ферромагнитных покрытий для изготовления сердечников феррозонда может быть рекомендован метод электрохимического осаждения металлов из солей на катод [47, 48]. Этот метод позволяет 1) без особых трудностей получать покрытия толщиной 5—10 мкм (такая толщина необходима для того, чтобы избавиться от некоторых отрицательных свойств, присущих собственно магнитным пленкам значительно меньшей толщины, а также для обеспечения необходимой анизотропии формы сердечников по отношению к измеряемому полю) 2) наносить покрытия на основы любых форм, в том числе и на наиболее устойчивую к механическим воздействиям трубчатую 3) достигать высокой восприимчивости магнитных свойств покрытий от образца к образцу 4) получать изотропные покрытия с высокими значениями магнитной проницаемости, что крайне желательно при использовании трубчатых сердечников в феррозондах с поперечным возбуждением. [c.54]

Магнитные свойства реальных ферромагнетиков, как известно, по различным причинам весьма неоднородны — это естественная магнитная анизотропия и внутренние упругие напряжения, включения и дефекты кристаллической решетки и т. д. Сам принцип построения магнитной структуры ферромагнетиков— деление на домены — определяет их неоднородность. В полной мере сказанное выше относится и к такому виду ферромагнитных материалов, как листовая электротехническая сталь, неоднородность магнитных свойств которой является предметом изучения многих исследователей. Это вызвано тем, что к магнитным свойствам электротехнической стали предъявляются, как известно, повышенные требования, удовлетворение которых связывается с созданием однородной, определенным образом ориентированной магнитной структуры. [c.190]

Наличие в изотропном ферромагнитном материале механических напряжений а способствует появлению анизотропии магнитной проницаемости u, которая в этом случае достаточно хорошо описывается следующим выражением [5] [c.94]

Предложена методика определения механических напряжений по магнитной анизотропии в ферромагнитных ма- [c.233]

ФЕРРОМАГНИТНЫЕ ДОМЕНЫ —макроскопич. области ферромагнетика с разл. ориентациями спонтанной однородной намагниченности в одном из возможных направлений, соответствующих минимуму энергии магнитной анизотропии одного или неск. типов (естественной кристаллографической, наведённой, анизотропии формы, магнитоупругой, поверхностной), а в общем случае и энергии намагниченности во внеш. магнитном, магнитостатическом и упругом полях. [c.301]

Наноструктурное состояние влияет на свойства ферромагнетиков. Ферромагнитные материалы имеют доменную структуру, которая возникает в результате минимизации суммарной энергии ферромагнетика в магнитном поле. Согласно [328], она включает энергию обменного взаимодействия, минимальную при параллельном расположении спинов электронов энергию кристаллографической магнитной анизотропии, обусловленную наличием в кристалле осей легкого и трудного намагничивания магнитострикционную, связанную с изменением равновесных расстояний между узлами решетки и длины доменов магнитостатическую, связанную с существованием магнитных полюсов как внутри кристалла, так и на его поверхности. Замыкание магнитных потоков доменов, расположенных вдоль осей легкого намагничивания, снижает магнитостатическую энергию, тогда как любые нарушения однородности ферромагнетика (границы раздела) увеличивают его внутреннюю энергию. [c.94]

Ферромагнитная анизотропия ). Ван-Флек ), используя волновые функцнн атомарного типа, развил полуколичественную теорию магнитной анизотропии ферромагнитных веществ, имеющих кубическую решётку. [c.657]

Учение о магнитной анизотропии ферромагнетиков лежит в основе всей современной теории технической кривой намагничения. Это учение было создано советским ученым Акуловым [13]. Обширные экспериментальные работы по изучению магнитной анизотропии в ферромагнитных кристаллах и текстурованных поликристаллических металлах и сплавах были проведены Брюхатовым и Киренским [21], Займовским [22] и др. Исследование магнитной анизотропии имело не только теоретический, но и практический интерес, ибо в значительной степени способствовало правильному подходу к проблеме изыскания и улучшения магнитных материалов. Отметим, однако, что причины ферромагнитной анизотропии (с микроскопической точки зрения) еще недостаточно выяснены. Согласно современным представлениям энергия магнитной анизотропии появляется в результате взаимодействия спиновых магнитных моментов с орбитальными (спин-орбитальная связь) оно рассчитывается с помощью квантовомеханических уравнений [23]. Квантовая теория магнитной анизотропии даже в ее приближенной форме очень сложна и далека еще от завершения. [c.32]

Обсудим теперь вопрос почему образуются ферромагнитные домены Ответ на этот вопрос дали Ландау и Лифшиц. Они но казали, чта образование доменной структуры является следствием существование в ферромагнитном образце конкурирующих вкладов в полную энергию тела. Полная энергия Е ферромагнетика складывается из 1) обменной энергии Еовм, 2) энергии кристаллографической магнитной анизотропии Ек- 3) энергии магнитострик-ционной деформации Ех 4) магнитоупругой энергии Ес 5) магнитостатической энергии Ео] 6) магнитной энергии Таким образом, [c.346]

Амплитуда и форма резонансной кривой поглощения определяются процессами релаксации. Наличие их приводит к тому, что компоненты тензора магнитной проницаемости становятся комплексными величинами. При отсутствии внешнего магнитного поля магнитная проницаемость скалярна. Ширина резонансной кривой ферромагнитного резонанса АН обычно определяется как разность полей, при которых мнимая часть диагональной компоненты тензора проницаемости ц" составляет половину своего значения м-"рез в точке резонанса. Зависимость ее вещественной ц и мнимой ц" частей от частоты называют магнитными спектрами. Для магнитных спектров ферритов характерно наличие двух областей дисперсии. Низкочастотная область дисперсии обусловлена смещением границ доменов, а более высокочастотная — естественг.ым ферромагнитным резонансом в эффективных полях анизотропии и размагничивающих полях. [c.708]

Оптические и магнитооптические свойства. Ферриты обладают сравнительно высокой прозрачностью в ряде участков ближнего и далекого инфракрасного спектров. Ферриты-гранаты характеризуются лучшей прозрачностью, чем ферриты-шпинели. Так, в иттриевом феррите-гранате имеются окна прозрачности при длинах волн K>L<0,1 мм и 1<л<10 мкм между двумя этими областями наблюдается сильное решеточное поглощение. В редкоземельных ферритах-гранатах в первой области прозрачности могут наблюдаться поглощение при ферромагнитном резонансе (если поле анизотропии велико) в случае обменного резонанса редкоземельной подрешетки в поле железных подрешеток, а также электронные переходы между уровнями основного мультиплета редкоземельных ионов. Во второй области наблюдаются электронные переходы в редкоземельных ионах и (при более коротких длинах волн) электронные переходы в ионах яселеза в октаэдрических и тетраэдрических позициях. Ферриты-гранаты в видимой и ближней инфракрасных областях спектра обнаруживают значительный эффект Фарадея при распространении света вдоль вектора намагниченности и примерно такой же по модулю эффект Коттона — Мутона (магнитное линейное двупреломле-ние) при распространении света перпендикулярно вектору намагниченности fl09—110]. [c.708]

Ферромагнитный резонанс и анизотропия. Ферриты-гранаты имеют меньшую удельную намагниченность, чем ферриты-шпинели, и большой интерес к ним был вызван в основном их уникальными свойствами в СВЧ-диапазо-пе. Минимальные значения ширины линии ферромагнитного резонанса АН 16 А/м (0,2 Э) были получены в ттриевом феррите-гранате, свободном от примесей редкоземельных ионов. [c.716]

Магнитный метод анализа текстур менее универсален, чем описанные выше. Но он весьма широко используется для многих ферромагнитных материалов, обладающих анизотропией магнитных свойств (трансформаторная и динамная сталь и др.) - Метод основан на том, что образец из магнитно анизотропного материала при намагничивании стремится ориентироваться направлением легкого намагничивания вдоль магнитного поля. При этом создается крутящий момент, величина которого зависит от положения образца. Определение этого крутящего момента при разных положениях образца и позволяет судить об анизотропии магнитных свойств (константе магнитной анизотропии). Метод весьма эффективен для анализа рассеяния текстуры, однако не позволяет расшифровывать кристаллографические па-раметры текстуры. Благодаря своей простоте метод широко используется как контрольный в производственных условиях. В сочетании с рентгеновским методом может быть полезен и для анализа текстур. [c.274]

При уменьшении размера ферромагнитной частицы ниже критического (величина критического размера зависит от температуры, константы магнитной анизотропии материала и величины приложенного поля) в результате тепловых флуктуаций векторов намагничивания спинов частица ведет себя парамагнитно. Подобное явление наблюдается в разбавленных растворах. Так, например, в системе Hg—Fe (1—2%) Fe содержится в дисперсной форме. После приготовления сплав имеет низкую коэрцитивную силу, а после старения в течение нескольких часов коэрцитивная сила достигает 79,6-10 а/м (1000 э) при повышении Не возрастает и J,. Вначале составляет 55% намагниченности для чистого железа, а когда = = 398-10 а/м (500 э) достигает максимального значения. Температура Кюри в исходном состоянии низкая. Эти данные объясняются, как результат постепенного перехода частиц железа из так называемого суперпарамаг-нитного состояния в ферромагнитное. Результаты исследования железных амальгам в температурном интервале 4—200 К подтвердили, что при определенных размерах частицы ведут себя парамагнитно. Но этот парамагнетизм отличается от обычного парамагнетизма простых металлов. У простых металлов проявляется парамагнетизм отдельных спинов, а в данном случае — парамагнетизм суммарных векторов намагниченности. При определенных тем- [c.208]

При всех преимуществах двухполюсных систем, используемых в магнитной юлщинометрии покрытий, они имеют недостатки. Они чувствительны к анизотропии свойств и к шероховатости ферромагнитного основания кроме того, при их использовании необходимо обеспечивать одинаковый и надежный контакт полюсов преобразователя с контролируемой поверхностью. [c.60]

Помимо вышеуказанных существуют и другие методы исследования напряженного состояния. Среди них особый интерес представляют способы, позволяющие исследовать напряженное состояние в точках реальной конструкции в действительных условиях ее эксплуатации. Один из них основан на том, что в ферромагнитных материалах в наиряженном состоянии возникает явление магнитной анизотропии. Применение так называемого магнитного зонда позволяет исследовать искажения однородного намагничивающего поля в окрестности расоматривае-мой точки, что дает возможность судить о распределении и величине напряжений в этой точке. [c.8]

В ферромагнетиках, в отличие от парамагнитных тел, между неспаренными электронами внутренних недостроенных оболочек имеет место сильное обменное взаимодействие, вызывающее упорядоченное расположение их СПИновых магнитных моментов и спонтанное намагничивание доменов до насыщения Это приводит к существенным особенностям в протекании резонансного поглощения высокочастотной энергии ферромагнетиками, которое называют ферромагнитным резонансом. Физическая суть его состоит е том, что под действием внешнего магнитного поля Нд, намагничивающего ферромагнетик до насыщения, полный магнитный момент образца М начинает прецессировать вокруг этого поля с ларморовой частотой ojl, зависящей от Яо (11.25). Если на такой образец наложить высокочастотное электромагнитное поле, перпендикулярное Яо, и изменять его частоту ш, то при ю = i. наступает резкое (резонансное) усиление поглощения энергии поля. Резонанс наблюдается на частотах порядка 20-Г-30 ГГц в полях 4- 10 -А/м (л 5000 Э). Поглощение при этом на несколько порядкоз выше, чем при парамагнитном резонансе, так как магнитная восприимчивость ферромагнетиков (а следовательно, и магнитный момент насыщения М) у них много выше, чем у парамагнетиков. Кроме того, так как в формировании эффективного магнитного поля в ферромагнетиках участвуют размагничивающий фактор и поле магнитной анизотропии, то частота ферромагнитного резонанса оказывается зависящей от формы образца.и,направления поля относительно осей легкого намагничивания. [c.306]

В работах [2—4] показана возможность определения механических напряжений по величине магнитной анизотропии, вызываемой напряжениями в изотропном ферромагнитном материале, и описаны различные конструкции магнитоупругих преобразователей, применявшихся при измерениях. Существенным недостатком известных преобразователей является необходимость определенной ориентации их относительно направления напряжений. Кроме того, такие преобразователи перед измерениями должны быть тщательно сбалансированы на эталонно1М (ненапряженном) изделии. Все это усложняет процесс измерений и анализ полученных результатов, препятствуя широкому практическому применению известных преобразователей. [c.94]

На высоких частотах (500- -1000 Мгц) применяются поликрис-таллические ферриты с гексагональной структурой (с плоскостью легкого намагничивания)—планарные ферриты. Они характеризуются небольшой величиной начальной проницаемости — в пределах 10. Однако ввиду большой кристаллографической анизотропии область естественного ферромагнитного резонанса сдвинута к высоким частотам. [c.40]

Значительные трудности возникают при конструировании СВЧ устройств дециметрового и миллиметрового диапазона волн. Основные трудности на длинных волнах связаны с естественным ферромагнитным резонансом. Как известно, при увеличении длины волны напряженность резонансного поля уменьшается. При достаточно длинных волнах размагничивающие поля оказываются равными внешнему полю. При этом внутреннее поле в образце обращается в нуль. В этих условиях возникает доменная структура, а, следо вательно, и вторая область дисперсии, связанная с процессами вращения векторов намагниченности доменов, с естественным ферромагнитным резонансом. Эксперименты и расчеты показали, что верхняя граница естественного ферромагнитного резонанса зависит от намагниченности феррита и от его поля анизотропии. Поэтому для решения, ,проблемы длинных волн необходимо уменьшение намагниченности и анизотропии ферритов. В ряде случаев этот путь привел к существенным достижениям в области низких частот. В результате замены ионов железа ионами алюминия и хрома были созданы ферриты-алюминаты и ферриты-хромиты магния, со-нетающие малую намагниченонсть и малую константу анизотропии со сравнительно высокой точкой Кюри. Однако по мере уменьшения намагниченности эффективность работы устройств падает. [c.42]

ТВЕРДОСТЬ — сопротивление материала местной пластической деформации, возникающей при внедрении в него более твердого тела -наконечника ТЕКСТУРА < — анизотропия свойств вещества, возникающая в процессе его формирования под влиянием механических, тепловых, магнитных или электрических воздействий кристаллическая — преимущественна я ориегттация кристаллических зерен в поликристаллах магнитная — преимущественная пространственная ориентация осей легкого намагничивания в поликристаллических ферромагнитных и ферримагнитных образцах, приводящая их к анизотропии) [c.280]

В однодоменных ферромагнитных частицах (в частицах малых размеров, в к-рых образование доменов энергетически невыгодно) могут идти только процессы вра-щеиия М. Этим процессам препятствует магнитная анизотропия разл. происхождения (анизотропия самого кристалла, анизотропия формы частиц, апизотропия упругих напряжений и др.). Благодаря анизотропии, Л/ как бы удерживается нек-рым внутр. полем [c.492]

По магн. свойствам М. с. подразделяются на два технологически важных класса. М. с. класса ферромагнитный переходный металл (Ре, Со, N1, в количестве 75—85%)—н е м е т а л л (В, С, 81, Р— 15—25%) являются магнитно-мягкими материалами с незначительной коэрцитивной силой ввиду отсутствия магн.-кристаллич. анизотропии (наблюдаемая макроскопич, магнитная анизотропия обусловлена ири ненулевой магнитострикции внутр. или внеш. напряжениями, к-рые могут быть снижены при отжиге, а также наведённой анизотропией в расположении пар соседних атомов). Магнитная атомная структура осн. состояния таких систем может быть представлена в виде совокупности параллельно ориентированных локализованных магн. моментов при отсутствии трансляц. периодичности в их пространств, размещении, причём благодаря эффектам локального окружения магн. моменты ионов по своей величине могут флуктуировать (см. Аморфные магнетики). М. С. этого класса имеют почти прямоугольную петлю гистерезиса магнитного с высоким значением индукции насыщения В , что в сочетании с высоким уд. электрич, сопротивлением р ж, следовательно, низкими потерями на вихревые токи делает М. с. по сравнению с электротехн. сталями более предпочтительными при применении, напр., в трансформаторах [6]. [c.108]

Рк. 6. Доменная структура и частбты ферромагнитного резонанса к малой сфере из кубического ферромагнетика при К, <0 ( 1—первая константа анизотропии). [c.309]

При уменьшении размера ферромагнетика замыкание магнитных потоков внутри него оказывается все менее выгодным энергетически. Пока ферромагнитная частица имеет многодоменную структуру, ее взаимодействие с внешним магнитным полем сводится к смещению граничного слоя (стенки) между доменами. По мере приближения ферромагнитных частиц к однодоменному состоянию основным механизмом перемагничива-ния становится когерентное вращение большинства магнитных моментов отдельных атомов. Этому препятствуют анизотропия формы частиц, а также кристаллографическая и магнитная. При достижении некоторого критического размера частицы становятся однодоменными, что сопровождается увеличением коэрцитивной силы до максимального значения (для пере-магничивания однодоменной сферической частицы путем когерентного вращения нужно приложить обратное магнитное поле (максимальную коэрцитивную силу) Н, = 2К11 где К — константа анизотропии, /, — намагниченность насыщения). Согласно [329], наибольший размер однодоменных частиц Fe и Ni не превышает 20 и 60 нм соответственно. Дальнейшее уменьшение их размера приводит к резкому падению коэрцитивной силы до нуля вследствие перехода в суперпарамагнитное состояние. Исходя из соотношения неопределенностей Гейзенберга в [328] показано, что критический линейный размер частицы, при котором из-за тепловых флуктуаций ориентации магнитного момен- [c.94]

Анализ литературных данных по зависимости коэрцитивной силы Н . от средних размеров ферромагнитных частиц [10] подтверждает рост при уменьшении частицы до некоторого критического размера максимальные значения достигаются для частиц Fe, Ni и Со со средним диаметром 20—25, 50—70 и 20 нм соответственно. Эти величины близки к теоретическим оценкам однодоменных частиц [329]. Снижение при d < может быть связано не только с эффектом суперпарамагнетизма, но и с иными магнитными свойствами поверхностного слоя. Так, если поверхностный слой имеет меньшую анизотропию, то он будет пе-ремагничиваться в более слабых полях и облегчать перемагничи-вание всей наночастицы [329]. Зависимость относительной остаточной намагниченности /,/4 (/, — намагниченность насыщения массивного металла) от размера частиц Fe, Со и Ni также проходит через максимум вблизи соответствующих значений /Д10]. [c.96]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...