Основные факторы, влияющие на МИ-эффект

1.2 Основные факторы, влияющие на МИ-эффект

1.2.1 Влияние упругих растягивающих напряжений на магнитоимпеданс аморфных фольг

Влияние упругих растягивающих напряжений на эффект магнитоимпеданса зависит от величины и знака константы магнитострикции, от взаимной ориентации направления, вдоль которого действуют растягивающие напряжения, направления внешнего магнитного поля, оси легкого намагничивания и поля переменного тока. [9]

Как показывают исследования [10], проведенные на образцах состава Co₇₇Fe₈B₁₅, предварительно отожженных под действием механических напряжений, с ростом величины упругих деформаций растяжения вдоль образца наблюдается рост поперечной магнитной проницаемости и уменьшение поля анизотропии. Это видно по полевым зависимостям импеданса и петель гистерезиса (рис. 1). Так как в образцах при отжиге наведена поперечная ось легкого намагничивания, уменьшение поля анизотропии можно объяснить наведением магнитоупругой анизотропии вдоль длины образца, что можно описать выражением:

,(6)

где H_ko – поле анизотропии в отсутствие упругих растягивающих напряжений; M_s – намагниченность насыщения; λ_s – константа магнитострикции насыщения.

Рис. 1 Петли гистерезиса и полевые зависимости импеданса фольг состава Co₇₇Fe₈B₁₅ при различных значениях упругих растягивающих напряжений.

Различный характер влияния упругих растягивающих напряжений на магнитные свойства аморфных фольг был обнаружен при исследовании аморфных фольг двух составов: Co₆₉Fe₂Cr₇Si₈B₁₄ (с отрицательной константой магнитострикции) и Сo₆₇Fe₄Cr₇Si₈B ₁₄ (с положительной константой магнитострикции) [11]. Из петель гистерезиса хорошо видно, что с ростом величины упругих растягивающих напряжений для состава с отрицательной константой магнитострикции наблюдается уменьшение магнитной проницаемости и рост поля анизотропии (рис. 2а), для состава с положительной константой магнитострикции – увеличение магнитной проницаемости и уменьшение поля анизотропии (рис. 2б).

а) б)

Рис. 2 Петли гистерезиса при различных нагрузках для: а) состава с отрицательной магнитострикцией; б) состава с положительной магнитострикцией.

Влияние упругих растягивающих напряжений на эффект магнитного импеданса аморфных фольг состава Fe₄Co₆₇Mo_1,5Si_16,5B₁₁ (Vitrovac 6025Z) исследовались в работе [9]. Образцы были вырезаны перпендикулярно длине исходной ленты. Ось легкого намагничивания в исходной ленте направлена вдоль оси прокатки, поэтому у образцов она будет ориентирована поперек длины. Полученный характер частотных зависимостей ГМИ-эффекта от величины упругих растягивающих напряжений в основном обусловлен поведением максимального импеданса Z_m. Это иллюстрируется зависимостями начального Z₀ и максимального импеданса Z_mот упругих напряжений на различных частотах переменного тока (рис. 3). Как видно, во всем частотном диапазоне упругие напряжения слабо влияют на Z₀ и Z_m. Однако, следует отметить, что на частотах менее 4 МГц с ростом упругих напряжений наблюдается слабое уменьшение Z_m, начальный импеданс Z₀ при этом практически не изменяется. На частотах более 4 МГц рост упругих напряжений приводит к увеличению Z_m и небольшому уменьшению Z₀.

Рис. 3. Зависимость начального Z₀ и максимального импеданса Z_m фольг Vitrovac 6025Z от величины упругих растягивающих напряжений в диапазоне частот переменного тока от 0,5 МГц до 10 МГц при температуре 20°C. Упругие растягивающие напряжения приложены вдоль длины образца.

При температурах от комнатных до 45ºС рост упругих растягивающих напряжений приводит к небольшому росту максимального импеданса Z_m на частотах больших 4 МГц и его незначительному падению на частотах меньших 4 МГц (рис. 4). При температурах от 45ºС до 110ºС увеличение упругих растягивающих напряжений приводит к росту Z_m во всем частотном диапазоне. Важно отметить, что при температурах больших 70ºС во всем частотном диапазоне наблюдается уменьшение величины ГМИ-эффекта с ростом упругих растягивающих напряжений (рис. 5). При температурах порядка 110ºС и выше увеличение упругих растягивающих напряжений приводит к исчезновению ГМИ-эффекта. При этом, чем выше температура, тем при меньшем значении упругих растягивающих напряжений это наблюдается.

В работе [9] предложено объяснение полученным результатам, согласно которому изменение характера влияния упругих растягивающих напряжений обусловлено сменой знака константы магнитострикции с ростом температуры.

Рис. 4 Зависимость максимального импеданса фольг Vitrovac 6025Z от величины упругих растягивающих напряжений при различных температурах на частоте переменного тока 10 МГц. Упругие растягивающие напряжения приложены вдоль длины образца.

Рис. 5 Зависимость величины ГМИ-эффекта в фольгах Vitrovac 6025Z от величины упругих растягивающих напряжений при различных температурах на частоте переменного тока 10 МГц. Упругие растягивающие напряжения приложены вдоль длины образца.