Магнитные и магнитоупругие свойства аморфных металлических сплавов на основе железа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, доктор физико-математических наук Гаврилюк, Алексей Александрович

• Гаврилюк, Алексей Александрович
• доктор физико-математических наук
• 2010

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Гаврилюк, Алексей Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 . ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Исследуемые аморфные металлические пленки, ленты и проволоки на основе железа.

1.2. Методы исследования доменной структуры, процессов перемагничивания, магнитных и магнитоупругих свойств аморфных металлических сплавов на основе железа.

ГЛАВА 2. ДОМЕННАЯ СТРУКТУРА И ПРОЦЕССЫ НАМАГНИЧИВАНИЯ В АМОРФНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНКАХ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ИОННО - ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ

2.1. Исследование доменной структуры и процессов перемагничивания в аморфных металлических пленках на основе железа, полученных методом ионно-плазменного напыления в магнитном поле.

2.2. Влияние магнитостатического взаимодействия на доменную структуру и процессы ее перестройки в узких полосках из аморфных металлических пленок, полученных методом ионно-плазменного напыления в магнитном поле.

2.3. Колебательное движение доменных границ под действием переменного магнитного поля, направленного вдоль оси трудного намагничивания узких аморфных металлических полосок

2.4. Влияние растягивающих деформаций на величину полей перемагничивания аморфных металлических пленок на основе железа.

2.5. Влияние последовательности приложения магнитного поля и упругих растягивающих напряжений на процессы перестройки полосовой доменной структуры аморфных металлических полосок.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. МАГНИТОУПРУГИЕ СВОЙСТВА АМОРФНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК И ЛЕНТ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА.

3.1. Зависимость величины модуля упругости Ен от величины магнитного поля Н в аморфных металлических пленках на основе железа.

3.2. Магнитоупругие явления в быстрозакаленных аморфных металлических лентах на основе железа.

3.3. Условия возникновения отрицательного АЕ -эффекта в ферромагнитных лентах и пленках с одноосной наведенной анизотропией.

3.4. Магнитоупругие характеристики быстрозакаленных аморфных металлических лент в слабых магнитных полях.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. МАГНИТНЫЙ ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД ВТОРОГО РОДА В АМОРФНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛЕНТАХ С ОДНООСНОЙ АНИЗОТРОПИЕЙ ИНДУЦИРУЕМЫЙ ВНЕШНИМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ. 93 Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ УГЛОВОЙ И АМПЛИТУДНОЙ ДИСПЕРСИИ АНИЗОТРОПИИ НА МАГНИТОУПРУГИЕ СВОЙСТВА И -ЭФФЕКТ В

УЗКИХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПОЛОСКАХ С ОДНООСНОЙ НАВЕДЕННОЙ АНИЗОТРОПИЕЙ. 103 5.1 Влияние угловой дисперсии анизотропии на величины модуля упругости в магнитном поле Ен, АМа -эффекта и пьезомагнитную восприимчивость Ха- 103 5.2. Влияние амплитудной дисперсии анизотропии на величину модуля упругости в магнитном поле Ен, ДМ^-эффекта и пьезомагнитную восприимчивость^. 109 Выводы по главе 5.

ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ НАЧАЛЬНЫХ СТАДИЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ, РЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТИ И УПРУГИХ РАСТЯГИВАЮЩИХ НАПРЯЖЕНИЙ НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА АМОРФНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛЕНТ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА.

6.1. Влияние процессов структурной релаксации и кристаллизации на магнитные и магнитоупругие свойства аморфных металлических лент на основе железа.

6.2. Влияние рельефа поверхности на магнитные свойства аморфных металлических лент, полученных быстрой закалкой из расплава.

6.3. Магнитные и магнитоупругие свойства аморфных металлических лент, прошедших обработку постоянным электрическим током.

6.4. Влияние упругих растягивающих напряжений на величину АЕ -эффекта в аморфных металлических лентах.

Выводы по главе 6.

ГЛАВА 7. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА АМОРФНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ПРОВОЛОК СОСТАВА Fe75SiloBl5.

7.1. Влияние термической обработки и обработки электрическим током на магнитные свойства аморфных металлических проволок состава Fe7sSiioBi

7.2. Магнитные свойства аморфных проволок состава Fe75Si юВ 15, прошедших термическую обработку в вакууме 10"3 мм.рт.ст. 158 Выводы по главе

ГЛАВА 8. УСТОЙЧИВОСТЬ МАГНИТНЫХ ДОМЕНОВ И МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЯ ЯДРА АМОРФНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПРОВОЛОКИ.

8.1. Устойчивость магнитных доменов в ядре аморфной металлической проволоки во внешнем магнитном поле. ]

8.2. Механизмы перемагничивания ядра аморфной металлической проволоки. 182 Выводы по главе 8.

ГЛАВА 9. МАГНИТОУПРУГИЕ СВОЙСТВА АМОРФНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОВОЛОК НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА. 190 9.1 АЕ - эффект в аморфных металлических проволоках состава Fe75SiioBi5, прошедших термическую обработку. 193 9.2. Магнитоупругая связь в магнитострикционных ферромагнитных проволоках. 203 Выводы по главе 9. 203 ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 204 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Магнитные и магнитоупругие свойства аморфных металлических сплавов на основе железа»

Актуальность проблемы. Физика аморфных металлических сплавов в последние два десятилетия является одной из самых быстроразвивающихся областей физики конденсированного состояния Аморфное состояние твердого тела - одно из наименее изученных областей современной физики конденсированного состояния. Его можно определить как состояние с отсутствием корреляций между атомами на больших расстояниях при сохранении их на нескольких координационных сферах. Отсутствие дальнего порядка в расположении атомов приводит к совокупности таких физических свойств, которые нельзя получить в твердом теле с кристаллической структурой.

Большой интерес, который привлекают к себе аморфные металлические сплавы, обусловлен как фундаментальными, так и прикладными аспектами. Так, несмотря на значительное количество научных публикаций, до настоящего времени отсутствуют единые представления о структуре аморфных металлических сплавов. Многочисленные модели аморфного состояния твердого тела, как правило, не могут адекватно описать его физические свойства Особенностью аморфных твердых тел, и в частности, аморфных металлических сплавов,является отсутствие у них дефектов, присущих кристаллическим твердым телам (дислокаций, границ зерен и т.д.) что во многом обуславливает высокие магнитные свойства аморфных металлических сплавов

Одним из наиболее перспективных аморфных металлических сплавов, как с точки зрения их практического использования, так и с точки зрения изучения особенностей структуры аморфного конденсированного состояния, являются аморфные металлические сплавы на основе железа [1-3]. Обладая высокими значениями намагниченности насыщения, константы магнитострикции, магнитной проницаемости и малыми потерями на пере-магничивание, такие сплавы находят свое применение в различных отраслях современной электроники в качестве чувствительных элементов датчиков силы, деформации, температуры, магнитострикционных линий задержки, а также при создании генераторов звуковых и ультразвуковых колебаний.

Вместе с тем, недостаточно полное исследование свойств аморфных металлических сплавов сдерживает их практическое применение. Так, до настоящего времени, практически не изучен вопрос о взаимосвязи доменной структуры и механизмов ее перестройки с магнитными характеристиками аморфных металлических сплавов на основе железа. Следует отметить также, что высокомагнитострикционные аморфные металлические сплавы на основе железа являются уникальным модельным объектом, позволяющим проследить взаимосвязь механизмов перестройки доменной структуры магнитомягкого ферромагнетика с его магнитными и магнитоупругими параметрами.

Свойства аморфных металлических сплавов начали широко изучаться в конце 70-х -80-х годов 20 -го столетия. Несмотря на значительное число опубликованных работ, посвященных исследованию магнитных и магнитоупругих свойств аморфных металлических сплавов на основе железа, к началу 90-х годов 20 века отсутствовали целостные представления, связывающие между собой процессы перестройки доменной структуры исследованных сплавов, особенности их структурного состояния, магнитные, магнитоупругие свойства. Выработка таких представлений была затруднена из-за целого ряда факторов, среди которых следует отметить сложность наблюдения у таких сплавов доменной структуры и процессов ее перестройки под действием магнитного поля и упругих деформаций, высокую чувствительность магнитной и фазовой структур к режимам предварительных обработок, а также многообразие объектов исследования, отличающихся методами получения и геометрическим параметрами (аморфные металлические сплавы в виде лент, пленок и проволок). При этом для объяснения свойств аморфных металлических сплавов практически не использовались представления о механизмах перестройки доменной структуры ранее развитие для тонких магнитных пленок. Более или менее широкое использование этих представлений стало актуальным только в конце 90-х годов прошлого - начале нынешнего века, после обнаружения у аморфных сплавов эффекта гигантского магнито-импеданса [135 - 138]. Отметим также, что в последние несколько лет все более актуальным направлением в области исследования аморфных металлических сплавов на основе железа становится направление, связанное с целенаправленным управлением их магнитными свойствами [149 - 150]. Дальнейшее развитие исследований в этой области непосредственно связано с изучением взаимосвязи магнитных и магнитоупругих характеристик аморфных металлических сплавов с процессами перестройки их доменной структуры под действием внешних магнитных полей и упругих деформаций.

На начало 90 - годов 20 века в области исследования магнитных и магнитоупругих свойств высокомагнитострикционных аморфных металлических сплавов неисследованными или малоисследованными оставались следующие вопросы и проблемы:

Недостаточно полно было исследовано поведение магнитоупругих характеристик аморфных металлических сплавов на основе железа в магнитных полях, а также влияние на эти характеристики различных видов предварительной обработки сплавов и упругих деформаций. Не были разработаны систематические представления о процессах перестройки магнитной доменной структуры в аморфных металлических пленках, лентах и проволоках, под действием магнитного поля и упругих напряжений. Практически не исследованы были вопросы влияния рельефа поверхности и неоднородностей магнитной структуры на магнитные и магнитоупругие свойствам аморфных металлических лент и проволок. Все это во многом сдерживало широкое практическое применение таких материалов в высокотехнологичных отраслях современной промышленности. В связи с вышеизложенным, вытекала цель проводимых исследований.

Целью работы являлось выявление взаимосвязи между процессами перестройки доменной структуры под действием внешних магнитных полей и упругих напряжений, протекающими в аморфных металлических сплавах на основе железа в виде пленок, лент и проволок с их магнитными и магнитоупругими свойствами

Для выполнения поставленной цели в ходе проведения исследований решались следующие задачи:

1. Выявление закономерностей процесса перестройки доменной структуры в аморфных металлических пленках на основе железа, полученных методом ионно - плазменного напыления в магнитном поле и установление взаимосвязи между механизмами перемагни-чивания и магнитоупругими свойствами таких пленок.

2. Изучение влияния геометрических параметров образца на магнитные и магнитоупругие характеристики аморфных металлических пленок, лент и проволок, полученных различными методами.

3. Выяснение причин возникновения в аморфных металлических пленках и лентах с одноосной наведенной анизотропией отрицательного АЕ -эффекта. Установление критерия возможности возникновения отрицательного Д£-эффекта, связывающего между собой магнитные и магнитоупругие параметры аморфных лент и пленок.

4. Изучение влияния начальных стадий процесса кристаллизации аморфных металлических лент и проволок на основе железа на их магнитные и магнитоупругие свойства.

5. Исследование влияния упругих растягивающих напряжений па магнитные свойства аморфных металлических проволок и лент, прошедших различные виды предварительной обработки (термическая обработка, термомагнитная обработка, обработка постоянным электрическим током).

6. Изучение влияния упругих растягивающих деформаций на величину Л£ -эффекта в аморфны металлических лентах на основе железа, прошедших как термомагнитную обработку, так и обработку постоянным током. Установление механизмов перестройки доменной структуры исследованных лент, обуславливающих изменения в характере полевых зависимостей ДЕ -эффекта в результате действия растягивающих напряжений.

7. Исследование влияния неоднородностей магнитной структуры (угловой и амплитудной дисперсии анизотропии) на магнитоупругие и пьезомагнитные свойства высокомагнито-стрикционных аморфных металлических лент.

8 Изучение закономерностей, связанных с формированием доменной структуры в ядре аморфных металлических проволок и развитие представлений об особенностях протекания процессов ее перестройки под действием внешних магнитных полей. Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:

Впервые магнитооптическим методом Керра исследованы доменная структура, процессы перемагничивания и влияние на них упругих напряжений в аморфных металлических пленках на основе железа толщиной несколько десятков микрон, полученных методом ионно - плазменного напыления в магнитном поле. Обнаружено, что приложение растягивающих деформаций вдоль оси трудного намагничивания, приводит к уменьшению полей перемагничивания исследуемых пленок.

Показана роль последовательности приложения магнитного поля и упругих деформаций на процесс перестройки полосовой доменной структуры одноосных ферромагнетиков на примере аморфных металлических пленок на основе железа, полученных методом ионно-плазменного напыления в магнитном поле.

Установлено, что в узких полосках аморфных металлических пленок на основе железа толщиной несколько десятков микрон, полученных методом ионно-плазменного напыления, наблюдается колебательное движение доменных границ под действием переменного поля, перпендикулярного оси легкого намагничивания полосок.

Показано, что изменение структуры доменных границ под действием магнитного поля, ориентированного перпендикулярно оси легкого намагничивания, в аморфной металлической пленке на основе железа с одноосной наведенной анизотропией, приводит к появлению минимума на полевой зависимости Л£-эффекта и к разрыву вторых производных свободной энергии ферромагнетика по его упругим и магнитным параметрам;

Установлено, что на зависимостях ЛЕ - эффекта от величины магнитного поля у аморфных металлических лент на основе железа имеется четыре характерных участка, которые обусловлены различными механизмами перестройки их доменной структуры. У аморфных металлических сплавов, в составе которых помимо железа содержится кобальт, на аналогичной зависимости присутствует только два участка.

Предложена модель распределения намагниченности, позволяющая дать объяснение экспериментальным зависимостям величин /1£-эффекта и дифференциальной магнитной проницаемости от магнитного поля в аморфных металлических лентах составов j

Ре64Со2,В15 и Ре81.5В,з.581зС2, прошедших обработку постоянным электрическим током на воздухе.

Показано, что неоднородный рельеф поверхности аморфных металлических лент на основе железа является одним из основных факторов, определяющих их квазистатические магнитные характеристики.

Выявлено, что рост амплитудной и угловой дисперсии анизотропии в аморфных металлических сплавах на основе железа с одноосной анизотропией оказывает качественно различное влияние на их пьезомагнитные характеристики.

Сформулированы условия стабильности магнитных доменов различной формы, реализация которых возможна в ядре аморфных металлических проволок при приложении внешних магнитных полей. Проведена оценка энергии доменов различных конфигураций в зависимости от их размеров и приложенного магнитного поля.

Показано, что поле начала смещения верхушки домена в ядре аморфной металлической проволоки зависит от взаимной ориентации внешнего магнитного поля и намагниченности домена.

Установлено, что в магнитострикционных ферромагнитных проволоках на основе железа, имеющих неоднородную микромагнитную структуру, реализуется механизм маг-нитоупругого взаимодействия областей с различным распределением намагниченности.

Научная значимость работы определяется тем, что предложенные в ней модели взаимосвязи между процессами намагничивания, магнитными и магнитоупругими свойствами аморфных металлических сплавов на основе железа могут служить основой для понимания аналогичных явлений, происходящих в других высокомагнитострикционных магнитомягких материалах, и значительно расширяют развитые представления о механизмах ¿Ш-эффекта.

Практическая значимость работы определяется тем, что полученные в работе результаты могут быть использованы при создании прецизионных датчиков различного рода физических величин (силы, деформации и температуры и т.д.), в которых чувствительными элементами являются аморфные металлические пленки, ленты и проволоки на основе железа. В частности, показана принципиальная возможность создания на основе высокомагнитострикционных магнитных пленок и лент высокочувствительных датчиков, работающих на эффекте скачкообразного изменения намагниченности в результате изменения поля анизотропии образца при приложении к нему упругих растягивающих напряжений.

Определение энергетически выгодной конфигурация магнитных доменов в ядре проволоки, обладающих максимальной устойчивостью к магнитному полю, оценка их энергии, а также установление механизмов перемагничивания ядра проволоки способствуют созданию новых импульсных устройств функциональной электроники (магнитных диодов).

Показано, что метод резонанса - антирезонанса измерения скорости распространения магнитоупругих колебаний и величины АЕ— эффекта может быть использован в качестве высокочувствительного метода контроля (наряду с рентгеноструктурным и дифференциальным термическим анализами) начальных стадий процесса кристаллизации магнитост-рикционных аморфных металлических лент. Основные защищаемые положения.

1. Изменения структуры доменных границ аморфных металлических пленок и лент, индуцированные магнитным полем, ориентированным перпендикулярно их оси наведенной анизотропии, протекают подобно фазовым переходам второго рода. Следствиями изменения структуры доменных границ в аморфных металлических пленках и лентах с одноосной наведенной анизотропией являются уменьшение равновесной ширины полосовых доменов, изменение зависимости модуля упругости и магнитной проницаемости от магнитного поля, разрыв вторых производных свободной энергии ферромагнетика по его магнитным и упругим параметрам.

2. Условиями возникновения отрицательного АЕ -эффекта в магнитострикционных аморфных металлических пленках и лентах с одноосной наведенной анизотропией являются низкая константа анизотропии, высокая константа магнитострикции и близкие по значениям модули упругости в отсутствие магнитного поля и в состоянии магнитного насыщения. Уменьшение абсолютной величины отрицательного АЕ -эффекта в аморфных лентах на основе железа на стадии их кристаллизации обусловлено уменьшением константы магнитострикции, разрушением одноосной наведенной анизотропии и увеличением уровня внутренних напряжений, что приводит к изменению механизма намагничивания лент от поворота намагниченности к процессу смещения доменных границ.

3. Магнитостатическое взаимодействие, обусловленное неоднородностями тонкой структуры доменов (угловой дисперсией анизотропии) и рельефом поверхности, являются факторами, определяющими поведение магнитных и магнитоупругих характеристик аморфных металлических лент на основе железа в области слабых магнитных полей. Причиной этого являются поля рассеяния от магнитных зарядов на доменных границах и неодно-родностях рельефа поверхности аморфных лент, препятствующие протеканию в них процессов намагничивания. Рост поля одноосной наведенной анизотропии, уменьшение намагниченности и магнитострикции в результате увеличения концентрации кобальта в аморфных металлических лентах на основе железа приводит к уменьшению влияния полей рассеяния и изменению хода полевых зависимостей магнитных и магнитоупругих характеристик в области относительно слабых магнитных полей. В частности, увеличение концентрации кобальта в аморфных металлических лентах на основе железа приводит к исчезновению участка, на котором модуль упругости уменьшается с ростом магнитного поля в области слабых магнитных полей

4. Причиной различного поведения АЕ -эффекта от магнитного поля, в аморфных металлических лентах на основе железа в виде узких полосок, прошедших термомагнитную обработку и обработку постоянным электрическим током, является различная степень неоднородности их магнитной структуры. В серединной части лент, прошедших обработку электрическим током, протекают процессы смещения доменных границ, что обусловливает высокое значение остаточной индукции и появление максимума на полевой зависимости магнитной проницаемости. Приложение малых растягивающих напряжений, ориентированных перпендикулярно оси наведенной анизотропии аморфных металлических лент, прошедших как термомагнитную обработку, так и обработку электрическим током, приводит к росту абсолютного значения отрицательного ¿Ш-эффекта, что связано с уменьшением поля одноосной наведенной анизотропии.

5. Между ядром и приповерхностной областью магнитострикционных аморфных металлических проволок осуществляется механизм магнитоупругого взаимодействия, влияющий на ход зависимости модуля упругости проволоки от внешнего магнитного поля. Влияние магнитоупругого взаимодействия областей проволоки с различным распределением намагниченности на модуль упругости определяется значением констант анизотропии ядра и приповерхностной области проволоки, а также первоначальной ориентацией намагниченности в ядре относительно приложенного магнитного поля. Возникающие в приповерхностной области механические напряжения (сжимающие или растягивающие) и полевые зависимости модуля упругости проволоки определяется тем, составляющая намагниченности какой области (приповерхностной или переходной) вдоль направления магнитного поля больше.

6. Магнитный домен в ядре аморфной металлической проволоки, состоящий из цилиндрической части и двух конусообразных верхушек, обладает наименьшей энергией и минимальными размерами, устойчивыми к магнитному полю. Основным параметром, определяющим устойчивые размеры домена, является коэрцитивная сила его доменной верхушки. Минимальная длина устойчивого домена возрастает с ростом магнитного поля, ориентированного противоположно направлению намагниченности домена. В свою очередь, рост магнитного поля, ориентированного параллельно намагниченности домена, приводит к уменьшению длины устойчивого домена. Поле смещения доменной верхушки в ядре аморфной металлической проволоки, а также механизм ее продвижения на начальном этапе намагничивания (вытягивание верхушки домена или ее параллельное смещение) определяется взаимной ориентацией внешнего магнитного поля и намагниченности в домене.

Совокупность научных положений диссертации может быть квалифицирована как новое крупное достижение в области исследований магнитоупругих свойств аморфных металлических сплавов на основе железа. Достоверность результатов проведенных исследований

Защищаемые научные положения и выводы базируются на результатах экспериментов и проведенных расчетов, достоверность которых обеспечивается использованием современных и апробированных экспериментальных методик, статистическим характером экспериментальных исследований, анализом погрешностей измерений, применением современных аттестованных компьютерных математических программ. Личный вклад автора

Автору диссертационной работы принадлежит постановка целей и задач исследования, определение путей их реализации и решения. Все эксперименты по исследованию доменной структуры и процессов перемагничивания аморфных металлических пленок и большинство экспериментов по изучению магнитоупругих свойств аморфных металлических пленок лент и проволок на основе железа выполнялись непосредственно автором работы. Часть экспериментов выполнено в соавторстве с исследователями, у которых автор являлся научным руководителем кандидатских диссертаций (A.J1. Семенов, А.Ю. Моховиков, Н.В.Турик). Исследования доменной структуры и процессов ее перестройки под действием магнитных полей и упругих растягивающих напряжений в аморфных металлических пленках проводились на кафедре физики ИГПУ при сотрудничестве с A.B. Семировым и Н.П. Ковалевой. Результаты, связанные с исследованием структурных изменений, протекающих в аморфных металлических лентах структурно - чувствительными методами, в частности, методом экзоэлектронной эмиссии, были получены при сотрудничестве с A.C. Векслером, В.И. Болдыревым и И.Л. Морозовым. Непосредственно автором или при его прямом участии дана интерпретация экспериментальных результатов, предложены описанные в диссертации новые физические модели, проведены их расчет и теоретическое обоснование. В публикациях, в которых автор диссертации занимает первую позицию, основная роль в постановке задачи, полном или частичном получении экспериментальных результатов, их анализе и теоретическом обосновании, а также в написании и редактировании текста публикаций, принадлежит ему. В остальных публикациях автор участвовал в постановке задачи, получении ряда экспериментальных результатов и их обсуждении, а также разработке физических моделей, объясняющих результаты эксперимента. Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, симпозиумах и семинарах:

•6-ом Всероссийском совещании по физике магнитных материалов (Иркутск, ИГПИ, 1992);

•Всероссийской конференции по физике магнитных явлений (Астрахань, 1993 г); •Европейском коллоквиуме по магнитным пленкам и поверхностям (ICSMF, Dusseldorf, Germany 1994);

•XIV - XX международных школах-семинарах "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (г. Москва, (МГУ), 1994 - 2006 гг.);

•41-ой Международной конференции по магнетизму и физике магнитных материалов (Atlanta, USA, 1996);

•1-ом, 3-ем, 4-ом Московском международном симпозиуме по магнетизму (MISM, MSU, 1999,2005,2008);

• Intermag Conference (Kyongju, Korea, 1999);

• Международной конференции "Релаксационные явления в твердых телах", (г. Воронеж, ВГТУ 1999 г.)

•Седьмой всероссийской конференции с международным участием "Аморфные прецизионные сплавы. Технология - свойства — получение" (г. Москва, ЦНИИ Чермет им И.П.Бардина 2000 г.);

•Европейской конференции по магнитным материалам (ЕММА-2000, Ukraine, Kiev, 2000); •Евроазиатском Симпозиуме "Trends in Magnetism", (г. Красноярск, КГУ, 2004); •Международной конференции "Функциональные материалы", ICFM-2002, ICFM-2007 (ТНУ, Украина, г. Симферополь, 2002 г, 2007 г.);

•1-ой , 2-ой и 3-ей Байкальской международной конференции "Магнитные материалы" (г. Иркутск, ИГПУ, 2001, 2003, 2008 гг.);

•Выездной сессии РАН по проблемам магнетизма в магнитных пленках, малых частицах и наноструктурных объектах (г. Астрахань, АГУ, 2003 г.);

•V -VIlI-ой Международных конференциях "Действие электромагнитных полей на прочность и пластичность материалов" (г. Воронеж, ВГТУ, 2003, 2004, 2005 , 2007 гг.); •Всероссийской научно-технической конференции "Методы создания, исследования материалов, приборов и экономические аспекты микроэлектроники" (Пенза, 2006);

•13-ой Международной конференции по жидким и аморфным металлам (Екатеринбург, 2007 г.);

•6-ой и 7-ой Международных конференциях "Некристаллические твердые тела" (Giiom, Spain-2006 г.; Porto, Portugal- 2008 г);

• 5-ом Международном семинаре "Физико -математическое моделирование систем (Воронеж, ВГТУ, 2008 г.)

•Joint European Magnetic Symposia: ( Dublin, Ireland, 2008 г.);

•XI-ой Международной школе - семинаре по люминесценции и лазерной физике (Иркутск, ИФ ИЛФ СО РАН, 2008 г.);

•Третьей Всероссийской конференции по наноматериалам (г. Екатеринбург. 2009 г);

• XXI Международной конференции "Новое в магнетизме и магнитных материалах" (г. Москва, МГУ, 2009 г.);

•International Workshop on Structural and Mechanical Properties of Metallic Glasses (Barcelona, Spain, 2009 г.);

•Общегородском семинаре по физике твердого тела (Иркутск, ИГУ, 1994 г.);

Результаты диссертационной работы опубликованы в 67 научных работах из них 33 в статьях из перечня ВАК РФ, рекомендованных для защиты докторских диссертаций, остальные в сборниках трудов, материалах и тезисах докладов международных и всероссийских конференций по физике конденсированного состояния и физике магнитных явлений.

Диссертационная работа выполнялась в рамках следующих проектов и программ: гранта МО РФ по программе "Развитие научного потенциала высшей школы" (проект № 609, "Исследование магнитных и магнитоупругих свойств аморфных металлических сплавов на основе железа" (2005 г)); грантов РФФИ (проект 05-08-18063-а "Магнитоимпе-дансные и магнитоупругие свойства аморфных и нанокристаллических сплавов на основе переходных металлов" (2005-2008 гг), проект 08-08-00210-а "Влияние лазерной обработки на магнитные, магнитоупругие и магнитоимпедансные свойства аморфных и нанокристаллических металлических сплавов на основе Зd-мeтaллoв" (2008-2100 гг.), проект 09-08-00406-а "Термостабильность магнитоимпедансных характеристик аморфных и наност-руктурированных ферромагнитных сплавов" (2009-2011 гг.) и проект 07-08-05037-6 "Развитие МТБ для проведения исследований по области знаний 08"(2007 г)); федеральной аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.)" (проект РНП.2.2.1.1/3297); темпланов ИГУ и ИГПУ (19962009 гг.);

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, восьми глав и заключения. Содержание работы изложено на 227 страницах текста, включает 126 рисунков и 5 таблиц. Список используемой литературы включает 216 наименований, включая 66 наименований работ автора диссертации.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Гаврилюк, Алексей Александрович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ; .{i I), 1 г

В результате исследований магнитных и магнитоупругих'Д свой'ств аморфных

Г 1г. ! металлических сплавов на основе железа, в виде пленок, лент и проволок, проведенных автором представленной диссертационной работы, установлены: а) основные механизмы перестройки доменной структуры под действием внешнего магнитного поля и упругих растягивающих напряжений у аморфных металлических пленок толщиной несколько десятков микрон полученных методом ионно - плазменного напыления в магнитном поле, а также ряд особенностей протекания процессов Г перестройки доменной структуры в узких полосках, вырезанных из исследованных пленок, причиной которых является магниюстатическое взаимодействие и изменение структуры доменных границ при приложении внешнего магнитного поля;« б) влияние последовательности приложения внешнего магнитного поля и упругих растягивающих напряжений на процессы перестройки полосовой доменной структуры аморфных металлических пленок обладающих одноосной наведенной анизотропией; в) зависимости величин скорости распространения магнитиоупругих колебаний и модуля упругости в аморфных металлических лентах на основе железа в виде узких полосок прошедших термомагнишую обрабопсу 01 внешнего магнитного, поля, длины образца и температуры его обработки; I

I '1 i I г) условия возникновения отрицательного АЕ -эффекта в аморфных металлических лентах J ''"! '' и пленках с одноосной наведенной анизотропией; 1 f 1 '

I i 1 '¡< ~i I 'H i Г I д) особенности поведения магнитоупругих характеристик аморфцых!металлических лент ,»/11 г.' на основе железа в виде узких полосок, прошедших термом'агнитную< обработку в

1 Vi ' ЧI, соотносительноj слабых магнитных полях до <40 А/м, приложенных1 перпендикулярно оси

Г и V ( ' " ,

Jl I ' | ( '< I наведенношанизотропии полоски; > \ 1 i^'i ,; е) изменения» возникающие в магнитных и магнитоупругих характеристиках аморфных

S4 < . металлических пленок и лен1 на основе железа с одноосной наведенной анизофопиеи в результате; .протекания блох - неелевского перехода структуры доменных границ, I индуцированного внешним магнитным полем;

I ■ влияние угловой и амплитудной дисперсии анизотропии на величины АЕ'- эффекта,

I, ■'

АМ^ -эффекта и пьезомагнитной восприимчивости высокомагнитострикционных

I- 1 „ „ • „ • 'hi Р ферромагнетиков с одноосной наведенной анизотропиеи; , <!|\ ч 1 ж) изменения,', возникающие в магнитных^ и магнитоупругих^ характеристиках и их 1 , , , r-t. ''')) чувствительности к упругим растягивающим напряжениям у аморфных металлических

1 I ! Ь' , < ' lit" • I 1 ' IJ лент на основе железа при протекании процессов структурной релаксации и кристаллизации; з) влияние термической обработки и обработки электрическим током на магнитные

I ! свойства аморфных металлических проволок на основе железа; ' J ill ' и) условия устойчивости магнитных доменов и особенности продвижения верхушки домена в ' ядре аморфной металлической проволоки под действием внешнего магнитного поля; ч „ ' I к) механизм реализации магнитоупругого взаимодеиствия между ядром и приповерхностной областью аморфной металлической проволоки с положительной константой, магнитострикции, приводящий

Проведенные автором исследования позволили:

- адаптировать представления о процессах перестройки доменной структуры под действием магнитного поля и упругих растягивающих напряжений в аморфных металлических пленках на основе железа, полученных методом ионно '— плазменного напыления в магнитном поле для аналогичных процессов, протекающих в аморфных металлических лентах на основе железа, прошедших термомагнитную обработку; j

- сформулировать представления об индуцированном внешним магнитным полем блох 1 неелевском переходе структуры доменных границ, реализуемом в одноосно анизотропных t ^ аморфных металлических пленках и лентах, как о переходе, подобному фазовому переходу t второго рода; ,t ( j

- установить взаимосвязь между процессами перестройки доменной структуры! под действием

I , | магнитного поля в аморфных металлических пленках и лентах на основе железа с одноосной наведенной анизотропией с полевыми зависимостями их магнитоупругих характеристик;

- сформулировать представления о характере влияния упругих растягивающих напряжений на ход полевых зависимостей АЕ — эффекта аморфных металлических лент на основе железа, прошедших как термомагнитную обработку, так и обрабожу постоянным электрическим током;

- определить наиболее энергетически выгодную форму домена в ядре аморфной |металлической

Л' ' ' > i ' 1 проволоки и поизвести приблизительную оценку его энергии; , ('v t> (, 1

- разработать представления о механизмах, ¡процесса перемагничивания^1 ядра аморфной

1' ' !',' Wli'i' металлической проволоки путем смещения доменной верхушки при различных ориентациях

• • I внешнего магнитного поля и намагниченности в домене, 1 ; f i ' I i ' i

- определить условия, при которых реализация механизма магнитоупругои связи между ядром и приповерхностной областью высокомагнитострикционной проволоки оказывает наиболее значительное влияние на ход полевых зависимостей ее магнитоупругих характеристик,