Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Свойства аморфных магнитных металлических сплавов , 10
1.1 Структурные свойства аморфных металлических сплавов 10
1.1.1 Неупорядоченные конденсированные среды 10
1.1.2 Модельные представления структуры АМС 13
1.1.3. Дефекты структуры АМС 17
1.1.4. Структурная релаксация 20
1.1.5. Механизмы диффузионных процессов 28
1.1.6. Вакансионный механизм диффузии в аморфных металлах . 30
1.2 Магнитные свойства аморфных металлических сплавов 36
1.3 Эффект ГМИ в аморфных системах 41
Глава 2. Оборудование, методика эксперимента, образцы 46
2.1 Методика нейтронных исследований 46
2.1.1 Реактор ИБР-2 46
2.1.2 Дифрактометр ДН-2 49
2.1.3 Нейтронные детекторы 51
2.1.4 Разрешающая способность дифрактометра 53
2.1.5 Электронная аппаратура ДН-2 54
2.1.6 Обработка результатов нейтронного эксперимента 56
2.1.7 Малоугловой спектрометр ЮМО 59
2.2 Методика измерения макроскопических магнитных и ГМИ свойств АММС 60
2.2.1 Методика магнитостатических измерений 60
2.2.2 Методика индукционного метода измерений 65
2.2.3 Методика измерения ГМИ в аморфных лентах 69
2.3 Структурные исследования 70
2.4 Образцы, подготовка образцов 71
2.4.1 Исследуемые образцы 71
2.4.2 Подготовка образцов для нейтронных измерений 73
2.4.3 Подготовка образцов для магнитных и магнитоимпедансных измерений , 75
Глава 3. Структурные релаксационные процессы в аморфных магнитных металлических сплавах 77
3.1 Концентрация дефектов в аморфных сплавах 77
3.2 Диффузия дефектов 79
3.3 Реакции дефектов в процессе диффузии 80
3.4 Зависимость концентраций дефектов от времени 81
3.5 Диффузия вакансий в АММС при криообработке 84
3.6 Магнитомеханическое затухание в АММС 85
3.7 Расчет коэрцитивной силы в АММС 88
Глава 4. Изменения магнитных, структурных и импедансных свойств АММС при термообработке. Результаты исследований и обсуждение 92
4.1 Магнитные свойства АММС 92
4.2 Импедансные свойства АММС 104
4.3 Структурные свойства АММС 114
4.3.1 Рентгеновские исследования 114
4.3.2 Нейтронографические исследования 115
4.3.3 Нейтронографические исследования структуры с помощью малоуглового рассеяния нейтронов 128
4.3.4 ПЭМ и Оже-спектроскопия 131
4.3.5 Влияние отжига на магнитные свойства АММС 136
4.4 Обсуждение результатов 138
4.4.1 Время охлаждения АММС при криообработке 138
4.4.2 Скорость диффузии вакансий в АММС 139
4.4.3 Изменение коэрцитивной силы при криообработке 142
4.4.4 Изменения эффекта ГМИ при криообработке 144
Выводы 150
Приложение
- Модельные представления структуры АМС
- Разрешающая способность дифрактометра
- Методика измерения ГМИ в аморфных лентах
- Диффузия вакансий в АММС при криообработке
Введение к работе
Одним из актуальных направлений современной физики является изучение структуры и свойств неупорядоченных конденсированных сред (НКС). К НКС относятся тела с аморфной структурой, в частности, аморфные металлические сплавы (АМС) и аморфные магнитные металлические сплавы (АММС). Несмотря на то, что за последние несколько десятков лет изучению НКС было посвящено большое число работ, до сих пор возникает множество новых проблем и вопросов, связанных с их свойствами. Основной интерес к АММС связан, прежде всего, с тем, что аморфные сплавы являются довольно необычными объектами, и их изучение расширяет представления физики конденсированных сред и дает уникальную возможность изучать неупорядоченные системы в твердом состоянии. С практической точки зрения повышенный интерес к АМС обусловлен сочетанием в них уникальных физических свойств. Некоторые АМС, проявляя очень хорошие магнитные свойства, одновременно обладают высокими механическими показателями. Так, магнитномягкие АМС (на основе ферромагнитных компонентов) имеют лучшие магнитные характеристики, чем пермаллои, и одновременно являются механически более прочными. Температурный коэффициент электрического сопротивления АМС может быть близок к нулю в широком интервале температур, а коррозионные свойства аморфных
сплавов на основе железа с меньшими добавками хрома значительно выше,
чем у нержавеющей стали в кристаллическом состоянии. Применение аморфных материалов в современных нанотехнологиях позволяет добиться уникальных физических характеристик, которые почти невозможно достичь, применяя только материалы с кристаллической структурой.
Первое упоминание о применении аморфных металлических сплавов датировано концом 30-х годов прошлого века. А.И. Шальниковым для изучения сверхпроводимости в неупорядоченных структурах были получены аморфные металлические слои [1, 2]. Исследования структуры аморфных сплавов были продолжены в СССР в начале 50-х годов [3]. Однако бурное развитие исследований АМС в мире началось после публикации статьи П. Дювеза [4].
На сегодняшний день известно, что все свойства аморфных сплавов зависят от условий их получения и последующих обработок. Так, например, в результате термообработки или других внешних воздействий, не приводящих к кристаллизации, возникают необратимые изменения механических, электрических и магнитных свойств АМС [5]. Кроме того, определенные виды обработки повышают временную и температурную стабильность свойств АМС, что весьма важно с точки зрения практических приложений. В связи с этим представляет интерес изучение поведения аморфных сплавов как при повышенных, так и при пониженных температурах. Структурно чувствительные свойства АМС определяются дефектами аморфной структуры, и поэтому исследование поведения
дефектов в АМС при различных воздействиях является одной из приоритетных на сегодняшний день задач.
В последнее время в АММС был обнаружен ряд новых эффектов в области высоких частот, в частности, гигантский магнитный импеданс (ГМИ). Линейная зависимость и чувствительность эффекта ГМИ от внешнего поля очень важны при изготовлении магнитных сенсоров для научного и промышленного применения. Поэтому улучшение этих свойств также представляет интерес для современной промышленности.
Целью настоящей работы является исследование изменения магнитных, импедансных и структурных свойств АММС под воздействием криообработки. Криообработка является новым, недавно открытым, типом воздействия на аморфные металлические системы, приводящем к улучшению их магнитных и структурных свойств,
Задача исследования состояла в получении экспериментальных зависимостей изменения магнитных, структурных и импедансных свойств от криообработки, проводимой с различной продолжительностью, а также в разработке теоретической модели изменений, происходящих в аморфных магнитных металлических сплавах при криообработке, и сопоставлении результатов, полученных при помощи модельных расчетов, с экспериментальными данными.
Проведенные исследования показали, что криообработка с успехом
может применяться для улучшения магнитных и магнитоимпедансных
свойств АММС. Полученные в данной диссертации результаты могут
стимулировать дальнейшие работы по усовершенствованию магнитных материалов для высокочастотных приложений и датчиков на основе аморфных магнитных металлических сплавов.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, двух приложений и списка литературы.
В первой главе приведен обзор литературы, посвященной теоретическим моделям и экспериментальным исследованиям магнитных и структурных свойств АММС. Раздел 1.1 посвящен описанию структурных свойств и моделей АММС, моделей дефектов в аморфных системах и механизмов структурной релаксации. В разделе 1.2 описаны магнитные свойства АММС и модели, связывающие магнитные и структурные свойства. В разделе 1.3 рассмотрены явления ГМИ в аморфных магнитных металлических сплавах.
Вторая глава посвящена описанию методик измерения, установок, исследуемых образцов и методов обработки данных эксперимента. В разделе 2.1 приведено описание методик нейтроно графических исследований, нейтронографических установок, нейтронного реактора, а также методик обработки данных нейтронографических экспериментов. Методики измерения макроскопических магнитных и магнитоимпедансных свойств АММС рассмотрены в разделе 2.2. Там же приведены описания применявшихся в данной диссертации магнитостатического и индукционного методов исследования. В разделе 2.3 приведены параметры
установок применявшихся в данной работе для рентгеновских, ОЖЕ и ТЕМ
исследований- Раздел 2.4 посвящен описанию образцов, методик их получения и подготовки образцов для измерений.
В третьей главе рассмотрены теоретические модели структурных релаксационных процессов в АММС (разделы 3.1-3.4). Предложена модель влияния резкого охлаждения на коэффициент самодиффузии дефектов в АММС и изменения скорости диффузии вакансий в АММС при криообработке (раздел 3.5). Описание процессов затухания механических колебаний в АММС при термоупругой деформации приведено в разделе 3.6. Приведена модель расчета коэрцитивной силы в АММС учитывающая дефекты (раздел 3.7).
В четвертой главе приведены данные экспериментальных исследований магнитных свойств (раздел 4.1 и 4.3.5), магнитоимпедансных свойств (раздел 4.2) и структурных свойств (раздел 4.3) аморфных магнитных металлических сплавов, а также сравнение экспериментальных результатов с данными, полученными в результате моделирования (раздел 4.4).
В заключение приведены основные результаты диссертации.
В приложении 1 приведены схемы и описания нейтронографических установок. В приложении 2 приведены основные характеристики нейтронографических установок и нейтронного реактора ИБР-2.
По результатам диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Основные результаты диссертационной работы были апробированы на
международных и всероссийских конференциях: XVII и XVIII
Международных школах-семинарах «Новые магнитные материалы микроэлектроники», Москва (2000, 2002); Совещании по исследованиям на реакторе ИБР-2 Дубна, Россия (2002); Moscow International Symposium on Magnetism 2002, Moscow (2002); International Conference on Magnetism 2003, Rome (2003); Symposium on Magnetic Materials and Applications 2003, Daejeon, South Korea (2003); International Workshop on Nano Magnetic Materials 2004, Daejeon, South Korea (2004).
Модельные представления структуры АМС
Как уже было сказано выше, существующие методы моделирования можно разделить на три большие группы в соответствии со структурным состоянием материала, из которого исходят при моделировании, а именно: газообразного, жидкого и твердого. Модели, основанные на построении аморфной структуры из твердого кристаллического и газообразного состояний, представляют собой топологические модели в виде многогранников с атомами при вершинах. Первую группу этих моделей составляют «микрокристаллические» модели с ближним порядком, характерным для соответствующих кристаллических решеток. Позже в «микрокристаллические» модели были введены представления о нарушении дальнего порядка вследствие особой атомной координации (модель координационных полиэдров Гаскелла [16-17]), или за счет введения трехмерной сетки дислокаций и дисклинаций высокой плотности [18,19]. Вторую группу топологических моделей составляют «кластерные». Такие модели подобны микрокристаллическим моделям, однако в качестве основных структурных единиц в них выступают некристаллографические упорядоченные микрокластеры атомов [20, 21], играющие такую же роль, как микрокристаллики. Особенностью таких кластеров является наличие оси симметрии пятого порядка. В последнее время вследствие открытия нового класса материалов возрос интерес к этой группе моделей — квазикристаллов с икосаэдрической упаковкой атомов [22,23]. В основе третьей группы топологических моделей АМС лежит представление о материале как о совокупности случайных плотных упаковок жестких и мягких сфер [24-27]. Применительно к ковалентным и оксидным стеклам разновидностью случайной упаковки атомов является модель непрерывной случайной сетки [28]. Все модели этой группы характеризуются набором равных по размеру сфер (или сфер двух размеров), случайно упакованных и релаксированных до наибольшей плотности. Эти модели различаются правилами упаковки, потенциалом взаимодействия, способом релаксации и т.д. В конфигурациях случайных плотных упаковок можно выделить структурные элементы как кристаллографических, так и некристаллографических упаковок [29]. Модели, основанные на построении структуры из жидкого состояния, обычно рассчитываются с помощью ЭВМ путем «быстрого охлаждения» конфигураций, свойственных жидкости. При этом, в отличие от топологических моделей, анализ структуры обычно проводят с помощью полиэдров Вороного, в которых атомы располагаются не в вершинах, а внутри полиэдра. Тем не менее, форма этого многогранника сохраняет характерные элементы симметрии в расположении атомов.
Статистико-геометрический анализ структуры аморфных сплавов типа металл-металлоид показал, что вокруг атомов металла она представлена искаженными икосаэдрами, а вокруг атомов металлоида - наиболее энергетически выгодными структурными формами (искаженными октаэдром, тригоналъной призмой, додекаэдром) [30]. Для всей совокупности многогранников Вороного предложены обобщенные индексы [31-32], позволяющие классифицировать структуры с ближним порядком в расположении атомов. Более подробно методы моделирования и модели структуры аморфных сплавов рассмотрены в монографиях [14-15]. Анализ предложенных в настоящее время структурных моделей показывает, что они во многом схожи. Сходство между микрокристаллической и кластерной моделями заключается в предположении существования некоторых структурных единиц, которые, однако, различны по топологии. В случае микрокристаллической модели это кристаллографические многогранники, а в случае кластерной модели — некристаллографические икосаэдры. Общим элементом для всех топологических моделей является также тетраэдрическая пора. Полиэдры Вороного, полученные при моделировании методом молекулярной динамики из жидкого состояния, также представляют собой искаженные многогранники и отображают симметрию некоторых топологических моделей. С помощью кластерных моделей и моделей плотных упаковок можно объяснить изменение многих структурно-чувствительных свойств, а также, принимая во внимание наличие в моделях осей пятого порядка, многих особенностей экспериментальных РФР. Следует отметить, однако, что АМС, как правило, разнообразны и многокомпонентны, и структурные модели часто далеко неадекватны реальной структуре. В настоящее время не имеется универсальной модели некристаллического состояния, пригодной для любых систем, позволяющей достаточно полно описать структуру и осуществить ее связь со свойствами [33]. По-видимому, в каждом конкретном случае необходимо применять модель со своим ближним порядком. Более того, поскольку АМС многокомпонентны, модель должна учитывать свой ближний порядок для каждого составляющего атома структуры, т.е. быть гетерогенной. Отметим также, что в случае моделирования реальных аморфных систем следует обязательно учитывать и дефекты структуры, так как они очень часто играют важную роль в формировании многих физических свойств сплавов.
Разрешающая способность дифрактометра
Сложность решаемых на дифрактометре структурных задач и точность получаемых результатов определяются, прежде всего, достигнутым уровнем разрешения по межплоскостному расстоянию [126]. В случае одномерного дифракционного спектра, измеренного по времени пролета, разрешение обычно определяется как R=Ad/d{d межплоскостное расстояние) и в первом приближении включает в себя три слагаемых: где / - полное время пролета от источника до детектора, L - пролетная база, $ - угол Брэгга, At, ЛЭ и ЛЬ учитывают неопределенность по времени пролета и геометрическую неопределенность процесса рассеяния, соответственно. Часть функции разрешения (Rt), учитывающую время пролета, можно записать как: где величины At, L и Л выражаются в мкс, м и А, соответственно. В угловую часть функции разрешения R$ в основном вносит вклад величина коллимации первичного пучка нейтронов, а также размеры образца и детектора. При рассеянии назад, т.е. при углах, близких к 180, величина R& может быть очень малой. Другой способ уменьшения влияния R& -применение геометрии временной фокусировки, т.е. такой формы детектора, при которой изменение угла рассеяния компенсируется изменением пролетного расстояния. Если R(d) 0.0l, то речь может идти только об уточнении координат атомов не очень сложных структур. Иногда удается уточнить факторы заселенности и изотропные тепловые параметры отдельных атомов. Уровень R(d) 0.Q03 позволяет вести независимое уточнение координат, факторов заселенности и изотропных тепловых параметров атомов. В проведенных в данной работе измерениях разрешающая способность дифрактометра составляла R(d) l0 . Электронная система сбора и обработки данных состоит из следующих частей: электроники управления гониометром, поворотным плечом, а также электроники считывания, регистрации и связи с компьютером (см. рисунок 2 приложения 1). Электроника считывания включает в себя усилители, установленные в боксе детекторов, и дискриминаторы временной привязки со следящим порогом (ДСП).
Электроника регистрации состоит из счетчика времени (ВЦП) и гистограммирующей памяти. Электроника связи с компьютером состоит из контроллера крейта КАМАК и адаптера, устанавливаемого на шине персонального компьютера. При проведении эксперимента происходит запись спектра с разверткой по времени пролета. Спектры от последовательных импульсов источника суммируются для накопления необходимой статистики. Метод регистрации на данном дифрактометре [126] состоит в том, что время, в течение которого ожидается приход импульсов, делится на дискретные временные каналы, или «окна», и строится гистограмма числа отсчетов в каждом канале. Имеются «часы» — цепочка импульсов с периодом, равным наименьшему разрешению. Для данной установки это 8 мкс. Импульсы направляются в селектор каналов, цель которого -объединить несколько интервалов, чтобы сформировать временные каналы нужной длительности. Импульсы от часов идут также в линию задержки. Это устройство позволяет осуществить заданную временную задержку, прежде чем послать стартовый импульс в систему регистрации времени пролета. Это применяется, например, для отсечения быстрых нейтронов во время вспышки. Система регистрации времени пролета представляет собой счетчик, который считает номера импульсов, идущих от селектора, начиная со стартового импульса и кончая импульсом остановки, который есть сигнал от детектора, задающего номер канала. Номер посылается в кодировщик - устройство, проставляющее единицу в ячейку памяти с заданным номером. Время пролета / нейтрона, зарегистрированного в «-ом канале, лежит в промежутке td + (п - l)ts t td + ntg, где td - время задержки, tg — ширина канала. Наиболее вероятное время прибытия нейтрона в п-й канал / = tj + (n-l/2)g. Таким образом, время пролета, соответствующее максимуму в спектре, зависит от ширины канала. И если каналы группируются, чтобы улучшить статистику, то максимум в центре снижается. Выбор ширины канала также является очень важным, В данной работе были выбраны каналы шириной 64 и 128 мкс.
Методика измерения ГМИ в аморфных лентах
При измерении импеданса Z использовалась установка на основе стандартного заводского измерителя импеданса НР4192А (Hewlett Packard) (рисунок 2.4). Установка позволяет измерять сопротивление от 0.1 милли Ом до 1.3 Мега Ом в частотном диапазоне 5 Гц — 13 МГц. Точность измерений составляет 0.1%. Измерения проводятся четырех-контактным методом на аморфных лентах прямоугольной формы. Для управления установкой используется программа, написанная с помощью пакета Lab View 6, которая позволяет изменять значения поля, частоты и амплитуды переменного тока в образце. Магнитное поле для эксперимента создается с помощью катушек Гельмгольца. Максимальное поле в данной установке составляет 150 Э. Относительное изменение магнитоимпеданса рассчитывается из отношения: где 2тах - значение импеданса при максимальном значении внешнего магнитного поля. Спектры ГМИ представляют собой зависимость &ZIZ от величины внешнего магнитного поля. В данной работе спектры ГМИ были получены измерением реальной Z и мнимой Z "частей импеданса при сканировании по частоте от 10 кГц до 10 МГц при постоянном внешнем магнитном поле. Амплитуда переменного тока, текущего через образец в экспериментах была постоянной и равнялась 5 мА. По измеренным частотным и полевым зависимостям Z и Z" рассчитывались действительная и мнимая компоненты поперечной магнитной проницаемости ,. Исследования изменения состава по толщине лент были выполнены с помощью электронной Оже-спектроскопии. Рентгеновские исследования проводились на рентгеновском дифрактометре Siemens D-5000, с использованием Си-К излучения (графитовый кристалл-анализатор, Л—0.154184 нм). Дифрактограммы образцов снимались при использовании стандартной геометрии &29 и 2 -сканирования. Структура образцов Co66Fe4BisSiu исследовалась также методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Аморфные сплавы выпускаются в различных видах: ленты, пленки, проволоки и др. Наиболее часто используемыми в технике и наиболее распространенными являются образцы в виде лент. В данной работе были исследованы как стандартные сплавы, так и сплавы, приготовленные в процессе выполнения настоящих исследований. Изучались сплавы Fe60.8Co20.2B14Si5 (24КСР), Fe76.8NinB13i2Sie.8 (2НСР), Fe Cu B Si (ЦНИИ «ЧерМет»); Co66Fe4BuSi15 (Metglas 2714А), Fe78Si9Bi3 (В101), Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9 (В 121) (Allied Signal Co., Korea); Feeo.gCo BwSis, Fe76.BNii.2Bi3.2Si8.8, а так же серия сплавов на основе Fe40Ni40 - Fe4oNi4oB2o, Fe4oNi4oMo2B18, Fe40Ni4oBi6Si4, Fe4oNi4oP8Bi2 полученные самостоятельно. Геометрические параметры исследованных лент приведены в таблице №2.2. Образцы в виде лент с номерами 2, 4, 9-12 были получены методом спиннингования из расплава.
В частности ленты 2 и 4 были получены в атмосфере аргона при давлении 1.5 атм. и при скорости протяжки 3700 метров в минуту. Образцы 9-12 были получены в атмосфере аргона при давлении 0.4 атм. и скорости протяжки 1800 метров в минуту. Ленты подвергались криообработке продолжительностью от 20 минут до 12 часов. Ленты на основе Fe4oNi4o были получены для исследования влияния типа аморфизатора на эффективность криообработки. Криообработка представляет собой процедуру резкого охлаждения образца от комнатной температуры до температуры кипящего азота (77К) со скоростями порядка 105-10б К/сек и последующей выдержкой при низкой температуре в течение заданного времени. Для ряда образцов помимо криообработки проводился отжиг, температура и условия отжига приводятся в тексте работы. При измерении на нейтронном дифрактометре образцы помещались в специально изготовленный держатель из кадмия. Кадмий обладает сечением поглощения тепловых нейтронов приблизительно в 103 раз больше, чем сечение поглощения образца. Поэтому, влияние рассеяния нейтронов от держателя на полученный спектр рассеяния образца было практически нулевым. Держатель представлял собой двойную рамку размером 60x50 мм с отверстием в центре площадью 20x15 мм2 (см. рисунок 2.1). Как правило, толщина образца выбиралась из расчета, что ослабление интенсивности падающего пучка нейтронов при прохождении через образец составляет не более 5-15% [126]. Если процент рассеяния слишком мал, возникает проблема статистических погрешностей в измерениях. Если процент рассеяния велик, то поправки на поглощение и многократное рассеяние оказываются неопределенными, и статистика становится бесполезной. В данной работе оценка интенсивности рассеяния от образца рассчитывалась следующим образом. Если образец имеет площадь As и среднюю толщину /, то число рассеивателей в единице объема равно
Диффузия вакансий в АММС при криообработке
Как отмечалось в главе 1, расчеты диффузии проводились в основном при температурах выше комнатной. При этом предполагалось, что при понижении температуры скорость диффузии может только уменьшаться. Ниже приведена оценка скорости диффузии неравновесных дефектов в АММС при криообработке. Резкое охлаждение АММС является одним из способов создания в них неравновесных (избыточных или «замороженных») дефектов, так как при понижении температуры, условия равновесия дефектов (3.8) сильно (W изменяются и образуется избыток неравновесных вакансий. Можно рассчитать коэффициент самодиффузии Dv по сравнению с его равновесным значением D . В соответствии с выражениями (3.16), (3.21) и (3.22), учитывая, что основную роль играют стоки вакансий, т.е. Ц, ,2)«з:1, раскладывая выражения (3.21) и (3.22) в ряды, получим [136]: Отсюда можно записать коэффициент самодиффузии, учитывая его зависимость от наличия избыточных дефектов: Таким образом, получаем, что при низких температурах замороженные вакансии могут ускорить самодиффузию на несколько порядков [138]. В АММС, помимо затухания упругих колебаний, обусловленных неферромагнитными причинами, возникают дополнительные потери энергии, связанные с существованием магнитоупругой связи в этих материалах. Внутреннее трение (ВТ) в этом случае (за вычетом затухания, вызываемого немагнитной природой) можно представить в виде трех слагаемых: гд-е 6mL»6mL и Qr затухание упругих колебаний, связанн что основную роль играют стоки вакансий, т.е. Ц, ,2)«з:1, раскладывая выражения (3.21) и (3.22) в ряды, получим [136]: Отсюда можно записать коэффициент самодиффузии, учитывая его зависимость от наличия избыточных дефектов: Таким образом, получаем, что при низких температурах замороженные вакансии могут ускорить самодиффузию на несколько порядков [138]. В АММС, помимо затухания упругих колебаний, обусловленных неферромагнитными причинами, возникают дополнительные потери энергии, связанные с существованием магнитоупругой связи в этих материалах. Внутреннее трение (ВТ) в этом случае (за вычетом затухания, вызываемого немагнитной природой) можно представить в виде трех слагаемых: гд-е 6mL»6mL и Qr затухание упругих колебаний, связанное с наличием макровихревых, микровихревых токов и гистерезисом, соответственно[139]. Величина затухания и доминирующая составляющая магнитоупругого ВТ зависят от типа доменной структуры материала и условий измерения, а именно от частоты механических колебаний и ориентации приложенного механического напряжения относительно вектора намагниченности доменов. В АММС, полученных методом стеклования из расплава, на частотах f 105 Гц основной вклад в затухание упругих колебаний связан с магнитомеханическим гистерезисом - необратимым движением 90-градусных доменных границ. Об этом свидетельствуют сильная амплитудная зависимость ВТ [140, 141] и постоянство магнитоупругих свойств в этом диапазоне частот [142]. Высокое затухание в этом случае реализуется при отсутствии сильных препятствий, мешающих движению границ доменов. В кристаллических ферромагнетиках факторами, противодействующими движению границ доменов, являются кристаллографическая анизотропия и дефекты кристаллической решетки (границы зерен, дислокации и т. д.)-
В АММС отсутствуют кристаллографическая анизотропия и многие дефекты структуры, присущие кристаллическим сплавам. Таким образом, дефекты аморфной структуры, создающие внутренние напряжения, являются основными препятствиями, мешающими движению доменных границ. В работе [143], в предположении, что функция распределения внутренних напряжений имеет максвелловский вид, были получены соотношения, связывающие параметры магнитомеханического затухания со средними внутренними напряжениям т,: Здесь Я5 - коэффициент магнитострикции, Е - модуль Юнга, AQ 1 - высота максимума на амплитудной зависимости ВТ, а ат - амплитуда напряжений, отвечающая максимуму на кривой QA(s), где є - упругие деформации. С помощью выражения (3.28), в [140] была оценена величина внутренних напряжений для аморфного сплава Fe Ni PuB - Оценки величины внутренних напряжений показали, что в результате термообработки сплава напряжения можно снизить с 1,5-10 до 2-Ю Па, то есть почти на порядок. Этот результат свидетельствует о снижении концентрации дефектов аморфной структуры, препятствующих смещению доменных границ под действием механических напряжений и приводящих к сильному возрастанию внутреннего трения. На более высоких частотах увеличивается вклад вихревых токов в общее ВТ. Так, для аморфного сплава Fe4sCo4jZrio с полосовой доменной структурой [144] упругие волны возбуждались вдоль оси легкого намагничивания. Было показано, что высота и положение максимума ВТ существенно зависят от толщины материала. ое с наличием макровихревых, микровихревых токов и гистерезисом, соответственно[139]. Величина затухания и доминирующая составляющая магнитоупругого ВТ зависят от типа доменной структуры материала и условий измерения, а именно от частоты механических колебаний и ориентации приложенного механического напряжения относительно вектора намагниченности доменов. В АММС, полученных методом стеклования из расплава, на частотах f 105 Гц основной вклад в затухание упругих колебаний связан с магнитомеханическим гистерезисом - необратимым движением 90-градусных доменных границ. Об этом свидетельствуют сильная амплитудная зависимость ВТ [140, 141] и постоянство магнитоупругих свойств в этом диапазоне частот [142]. Высокое затухание в этом случае реализуется при отсутствии сильных препятствий, мешающих движению границ доменов. В кристаллических ферромагнетиках факторами, противодействующими движению границ доменов, являются кристаллографическая анизотропия и дефекты кристаллической решетки (границы зерен, дислокации и т. д.)- В АММС отсутствуют кристаллографическая анизотропия и многие дефекты структуры, присущие кристаллическим сплавам. Таким образом, дефекты аморфной структуры, создающие внутренние напряжения, являются основными препятствиями, мешающими движению доменных границ. В работе [143], в предположении, что функция распределения внутренних напряжений имеет максвелловский вид, были получены соотношения, связывающие параметры магнитомеханического затухания со средними внутренними напряжениям т,: Здесь Я5 - коэффициент магнитострикции, Е - модуль Юнга, AQ 1 - высота максимума на амплитудной зависимости ВТ, а ат - амплитуда напряжений, отвечающая максимуму на кривой QA(s), где є - упругие деформации. С помощью выражения (3.28), в [140] была оценена величина внутренних напряжений для аморфного сплава Fe Ni PuB - Оценки величины внутренних напряжений показали, что в результате термообработки сплава напряжения можно снизить с 1,5-10 до 2-Ю Па, то есть почти на порядок. Этот результат свидетельствует о снижении концентрации дефектов аморфной структуры, препятствующих смещению доменных границ под действием механических напряжений и приводящих к сильному возрастанию внутреннего трения. На более высоких частотах увеличивается вклад вихревых токов в общее ВТ. Так, для аморфного сплава Fe4sCo4jZrio с полосовой доменной структурой [144] упругие волны возбуждались вдоль оси легкого намагничивания. Было показано, что высота и положение максимума ВТ существенно зависят от толщины материала. Это является характерной особенностью потерь, связанных с макровихревым током [145]
