Способ анализа доменной структуры магнитных материалов

 

СПОСОБ АНАЛИЗА ДОМЕННОЙ СТРУКТУРЫ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий намагничивание образца постоянным магнитным полем, размагничивание образца и измерение намагниченности , отличающийся тем, что, с целью повьштения точности анализа, намагничивание образца производят путем наложения параллельно постоянному дополнительного переменного поля с амплитудой, равной верхней границе выбранного интервала, в котором приращения идеальной остаточной намагниченности образца постоянны , а значения амплитуды переменного поля плавно уменьшают до нуля, затем производят частичное размагничивание образца путем наложения при выключенном постоянном поле переменного поля с амплитудой, убьшаюшей до нуля от значения, равного нижней границе выбранного интервала, измеряют полученную намагниченность, затем производят дальнейшее размагничивание путем наложения переменного магнитного поля в направлении, перпендикулярном направлению Намагничивания, йри этом амплитуда переменного магнитного поля убьшает от значения, равного верхней границе выбранного интервала, до нуля, вновь измеряется намагниченность образца, а доменную структуру определяют по. выражениям мв i;/(l-r); .3, од f j f 0,50-0,43a приО,,5 i f 0,40-0,23a при 0,5i ,9; (Л С Ч/hp где h, и h соответственно нижняя и верхняя границы выбранного интервала амплитуд переменного поля; 1|. - доля остаточной намагничен ности, обусловленная однодоa менными носителями; мЗ доля остаточной намагничен ности, обусловленная многоо доменными носителями; СП 1 - иамагниченность, измеренная после частичного размагничивания переменным, полем начальной амплитуды h ; I, - намагниченность, измеренная после дальнейшего поперечного размагничивания; У - доля Намагниченности, разрушаемая при размагничивании многодоменного образца в перпендикулярном направлении .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 0 01 N 27/72

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

@@ 1И6@.<; р,,а г .а

= z,/ (z-r) = Тà — ТГ

1"= 0,40-0,23а при

0,5 ас0 9;

С: а = h /h,, где h u верхняя r амплитуд од

<а

Г (21) 3702961/24-21 (22) 03.01.84 (46) 30.03 ° 87. Бюл. У 12 (72) В. В. Герник (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 396643, кл. G 01 R 33/16, 15.02.71.

Мишин Д. Д. Магнитные материалы.

М.: Высшая школа, 1981, с. 65 и 98.

Белоконь В. Н,, Кочегура В. В., Шолпо Л. Е. Методы палеомагнитных исследований горных пород. Л,: Недра, 1973, с ° 42.

Большаков А. С., Щербакова В. В.

Изв. АН СССР, серия: Физика Земли, 12 2, 1979, с. 38-47. (54)(57) СПОСОБ АНАЛИЗА ДОМЕННОЙ

СТРУКТУРЫ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий намагничивание образца по стоянным магнитным полем, размагничивание образца и йзмерение намагниченности, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности анализа, намагничивание образца производят путем наложения параллельно постоянному дополнительного переменного поля с амплитудой, равной верхней границе выбранного интервала, в котором приращения идеальной остаточной намагниченности образца постоянны, а значения амплитуды переменного поля плавно уменьшают до нуля, затем производят частичное размагничивание образца путем наложения при выключенном постоянном поле переменного поля с амплитудой, убывающей до нуля от значения, равного нижней границе выбранного интервала, измеряют полученную намагниченность, затем производят дальнейшее размагничивание путем наложения переменного магнитноЛ0„„1176705 A

ro поля в направлении, перпендикулярном направлению намагничивания, йри этом амплитуда переменного магнитного поля убывает от значения, равного верхней границе выбранного интервала, до нуля, вновь измеряется намагниченность образца, а доменную структуру определяют по, выражениям — 0,50-0,43а при 0,0 а а 0,5 соответственно нижняя и раницы выбранного интервала переменного поля; доля остаточной намагниченности, обусловленная однодоменными носителями; доля остаточной намагниченности, обусловленная многодоменными носителями, намагниченность, измеренная после частичного размагничивания переменным. полем начальной амплитуды h

2 намагниченность, измеренная после дальнейшего поперечного размагничивания; доля намагниченности, разрушаемая при размагничивании многодоменного образца в перпендикулярном направлении.

1 11

Изобретение относится к области физических методов анализа и может быть использовано для выявления меха низма образования остаточной намагниченности I, однодоменными имногодоменными носителями, что имеет боль

moe значение в производстве магнитных материалов и в палеомагнитных исследованиях.

Целью изобретения является повышение точности анализа доменной структуры за счет количественного определения вклада одноименных частиц в остаточную намагниченность образца, причем без его нагрева.

Для этого остаточно намагниченный образец размагничивают в перпендикулярном Т направлении переменным магнитным полем с максимальной амплитудой, равной амплитуде намаг ничивающего поля, и по степени изменения остаточной намагниченности судят о соотношении ее компонентов, обусловленных многодоменными и однодоменными носителями.

Способ основан на различии намагничивания и перемагничивания однои многодоменных частиц в зависимости от направления приложенного магнитного поля. Известно, что для преодоления доменной границей барьера высотой Нс необходимо приложить магнитное поле Н = Нс/Cos., где угол между Н и доменной границей, т.е. при +4 О Н всегда больше Нс.

Для перемагничивания однодоменной частицы с коэрцитивной силой Нс под

- острым углом к оси легкого намагничивания требуется поле Н/Нс. По известным расчетам ансамбль однодоменных частиц с изотропным распределением осей легкого намагничивания, приобретший остаточную намагниченность в поле Н, должен почти полностью утратить ее после размагничивания в поперечном направлении переменным магнитным полем с максимальной амплитудой Ь = Н. В случае же ан самбля многодоменных частиц переменное поле h = H перпендикулярное

I„, разрушает ее в минимальной степени.

Следовательно, максимальные различия в устойчивости I одно- и мноt годоменных носителей наблюдаются именно при поперечном размагничивании образца.

Для использования этих различий с целью повышения точности анализа до76705 2

50

5

40 менной структуры носителей I „ автор

I экспериментально установил потери I многодоменных частиц после поперечного размагничивания. При этом для получения количественного результата независимо от особенностей коэрцитивного спектра (КС) и состава ферромагнитных образцов были приняты следующие условия: 1) исследовалась остаточная намагниченность определенного вида, а именно идеальная Т„ как наиболее подходящая для этой цеди;

2) исследовались лишь те участки КС образца, где ЙТ /йЬ = const, т.е ° участки с однородным распределением приращений Т по шкале h (шкале "icoэрцитивности"). С учетом этих условий заведомо многодоменный изотропный ферромагнетик помещали в соленоид, заключенный в кольца Гельмгольца (на черт. не показано), в которых создавали небольшое постоянное поле

Но. Затем в обмотку соленоида с помощью безискрового регулятора напряжения подавали переменный ток такой силы, чтобы получить максимальную для данной установки амплитуду (напряженность) переменного поля h o) Но, после чего h ïëàâíî уменьшалй до нуля, выключали постоянное поле Но, измеряли полученную таким образом I„.

Значения h последовательно уменьшали, получая таким образом кривую размагничивания образца I (h) и по приращениям этой кривой строили коэрцитивный спектр ьТ„/(ь h), на котором выделяли однородные участки.

В пределах каждого из выделенных однородных участков КС, ограниченного значениями переменного поля h u ah (а (1), из нулевого размагниченного состояния создавали парциальную идеальную намагниченность I путем намагничивания образца полем h указанным способом (в присутствии поля Но) и последующего размагничивания полем

ah. Процесс размагничивания переменным полем осуществлялся так же, как и описанный процесс намагничивания но с выключенным полем Но. После измерения I образец снова устанавливаt а ли в соленоиде, но под углом 90 по отношению к прежней позиции, т.е, ориентировали вектор I„ перпендикулярно оси соленоида, и производили размагничивание образца полем h после ! чего измеряли I.. т.е. остаток I„ после поперечного размагничивания.

Затем рассчить|вали относительную по20 а 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 -0,6 0,7 0,8 0,9

0,50 0,45 0,40 0,36 0,33 0,29 0,26 0,24 0,22 0,19

3 1176 терю Т, в результате такого размагничивания

V-=, I -I„)/I, Результаты определения у для многодо- 5 менных носителей I при разных а даны

r в таблице.

Зависимость ф от а с точностью до 17, можно аппроксимировать двумя прямыми: 10

0,50-0,43а О < а 0,5 ф= 040023ä 05 i à а 09

Таким образом, доля остаточной намагниченности, приходящаяся на многодоменные носители, должна составлять 15 ма

I = Т„ /(Х- y), следовательно, вклад одноименных частиц при их наличии в образце равен где Ir u I — измеренные величины, а у рассчитывается по приведенным выше формулам.

На фиг. 1-6 показаны коэрцитивные 25 спектры идеальной намагниченности искусственных и природных ферромагнетиков г результатами определения вклада одноименных носителей (заштрихованная.часть столбиков, высо- 30 та которых соответствует величинам

Т „ в 50 — эрстедных интервалах переменного поля).

Пример. Исследованы магнитно-изотропные образцы кобальта, никеля, гемоильменита и магнетита.

Каждый образец идеально намагничивали описанным выше способом (Но = 5 или 10 Э), затем размагничивали переменным полем и по приращениям кри- 40 вой I>(h) строили коэрцитивный спектр (см. фиг. 1-6). В показанных однородных интервалах спектров (ограничены пунктирными линиями) соз705 4 давали и измеряли частичную идеальную остаточную намагниченность Т, и после поперечного размагничивания образца полем h = h + Но измеряли ее остаток I . Затем ио приведенным

r оа формулам определяли Т, вклад которой показан заштриховагныыми частями столбиков на коэрцитивных спектрах.

У технического кобальта (Лиг. 1) в интервале КС 0-100 Э остаточная намагниченность обусловлена целиком многодоменными источниками (Ir = О), а в более жесткой части КС проявляется намагничеьность однодоменных частиц, образованных примесными элементами. Это подтверждается характером козрцитивного спектра того же образца после его закалки с 900 С(фиг. 2), в результате которой примеси вошли в решетку кобальта и образец стал более магнитно-мягким.

Проявление однодоменных частиц в остаточной намагниченности никеля (фиг. 3) также связано с магнитными примесями, установленными микрорентгеноспектральным анализом. В зернах природного ильменогематита (фиг. 4) доля остаточной намагниченности однодоменных частиц, которые в данном образце могут быть представлены про- . дуктами распада твердого раствора ильменита и гематита, относительно невелика, однако она заметно возрастает в зернах многодоменного магнетита с тонкодисперсными включениями ильменогематита, идентифицированными с помощью микрозонда (фиг ° 5). Еще в большей степени доля остаточной намагниченности однодоменных носителей возрастает в мелких зернах искусственного магнетита, где и размер включений меньше, чем в предыдущем случае (фиг. 6).

1176705

4 к фа® 1

Фиа f

100

Фи8, д

Составитель Г. Старостенко

Редактор П. Горькова Техред Л. Сердюкова Корректор M. Самборская

Заказ 11б7/1 Тираж 777 Подпи сное

ВКИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4