Процессы перемагничивания в сплавах (Gd,Zr)(Co,Cu,Fe)z

Клыгин Сергей Александрович, Семенова Елена Михайловна

Научный руководитель: Ляхова М.Б., к.ф.-м.н., доцент, ТвГУ

Тверской государственный университет, г. Тверь, Россия

В данной работе исследовались процессы перемагничивания образцов (Gd0,85Zr0,15)(Co0,70Cu0,09Fe0,21)z, где z = 6,0–6,8, при различных ориентациях внешнего магнитного поля. Анализ полученных данных проведен в рамках модели о смешанном механизме магнитного гистерезиса сплавов.

Магнитные измерения проводились методом вибрационного магнитометра на сферических образцах диаметром 2–3 мм, которые выкалывались их термообработанных слитков и представляли собой одно зерно сплава.

В первой части работы были построены экспериментальные зависимости остаточной намагниченности от величины размагничивающего поля H для двух случаев. В первом случае (?r1) размагничивающее поле воздействовало вдоль оси легкого намагничивания (ОЛН) образцов, во втором случае (?r2) после аналогичного размагничивания ОЛН образца поворачивалась на угол j  = 45о от направления H, после чего поле уменьшалось до нуля. Выбор угла поворота был связан с тем, что по теоретическим расчетам при j  = 45о поле необратимого скачка вектора Is минимально и равно половине поля анизотропии [1]. Остаточная намагниченность измерялась в обоих случаях вдоль ОЛН.

Установлено, что во втором случае после воздействия поля под углом j  = 45о наблюдается значительное падение остаточной намагниченности. Построенные зависимости ??r(Н) = ?r1 – ?r2 имеют экстремальный характер, причем максимальная разница ??r(Н) соответствует величине внешних полей близких к HcI образцов и в некоторых случаях достигает более 70% от намагниченности насыщения.

Полученные экспериментальные данные подтверждают сосуществование двух механизмов перемагничивания в исследованных образцах. При воздействии внешнего поля Н вдоль ОЛН, в образцах проходят процессы смещения доменных границ и вращение вектора IS в тех областях образцов, где поля анизотропии не превышают значение Н. При дальнейшем воздействии поля под углом j  = 45о к ОЛН проходят дополнительные процессы необратимого вращения в тех областях, где Н <  НА<  2Н.

Во второй части работы были измерены кривые размагничивания образцов ?1(H) в произвольно ориентированном внешнем магнитном поле. Измерения проводились по следующей методике. Образец предварительно намагничивался до насыщения вдоль ОЛН, после чего значение поля уменьшалось до нуля, ОЛН образца поворачивалась на угол ?, после чего вдоль выбранного направления измерялась зависимость намагниченности образца от величины размагничивающего поля. Шаг изменения угла ? составлял 15о.

По экспериментальным кривым размагничивания ?1(H) образцов вдоль ОЛН, исходя из предположения, что перемагничивание происходит только за счет смещения доменных границ, был проведён расчет модельных кривых размагничивания ?2(H) для каждого значения угла ?. Учитывалось, что при воздействии внешнего магнитного поля под углом ? к ОЛН смещение доменных границ происходит только под действием составляющей поля, параллельной ОЛН.

В качестве общих закономерностей можно отметить следующие: для всех образцов экспериментальные кривые ?1(H) лежат выше модельных ?2(H), а зависимости ??(H) изменяются от монотонных до экстремальных.

Зависимости разности намагниченности ??(Н) были пересчитаны с учётом вращения вектора намагниченности в высокоанизотропной фазе при воздействии внешнего магнитного поля под углом j  = 45о к ОЛН. Т.о. были получены значения ???(H). Можно считать, что кривые ???(H) качественно показывают вклад процессов необратимого вращения вектора IS при перемагничивании образцов в полях, ориентированных под произвольным углом к ОЛН.

Для всех образцов (Gd0,85Zr0,15)(Co0,70Cu0,09Fe0,21)6,0 зависимости ???(H) имеют экстремальный характер. Величина максимума ???(H) растёт как с увеличением длительности изотермического отжига при 800оС, так и при проведении медленного охлаждения после отжига, то есть при переходе от режима ТО-1 к ТО-2.

Кроме того, положение максимумов на кривых ?ґ(H) сильно зависит от химического состава и режима термической обработки образцов. Практически во всех случаях наблюдается смещение максимумов в сторону бoльших по величине размагничивающих полей как при увеличении длительности отжига, так и при переходе от режима ТО-1 к ТО-2.

Ход кривых ?ґ(H) хорошо коррелирует с предположением о том, что процессы необратимого вращения вектора IS происходят в центральных областях “ячеистой” структуры составляющей В (типа 2:17) сплавов (R,Zr)(Co,Cu,Fe)z [2–3].

Литература:

  1. Кринчик Г.С. Физика магнитных явлений // М., МГУ. 1976. 367 С.
  2. Microstructure and properties of step aged rare earth alloy magnets / R. Mishra, G. Thomas, T. Yoneyama et. all // J. Appl. Phys. 1981. V.52. N.3. Р.2517–2391.
  3. Fidle J., Scalisky P., Rothwart F. /Hight resolution electron study of Sm(Co,Fe,Cu,Zr)7.5 magnets // IEEE Trans. Magn. 1983. V.MAG-19. N.5. P.2041–2043.

e-mail: asf@asf.e-burg.ru