Magnetostricția este o enciclopedie, un mare sovietic

Encyclopediile universale din Rusia
Brockhaus-Ephron și Marea Enciclopedie Sovietică
vocabular combinat

Magnetostricție (de la magnet și strictio - compresie latină, întindere), schimbând forma și dimensiunea corpului în timpul magnetizării. Fenomenul a fost descoperit M. J., 1842. Într-un material ferro- și ferimagnetice Joule (Fe, Ni, Co, Gd, Tb, și altele, un număr de aliaje, feritele) M. atinge o magnitudine semnificativă (alungire D l / l »10 -6 -10-2). În antiferromagneți, paramagneți și diamagneți, M este foarte mic. Inversul M. fenomenului - schimbarea magnetizării probei feromagnetic la o tulpină - efect magneto elastic numit uneori - efect Villari.







Teoria modernă a magnetismului M. a considerat ca rezultat al expresiei a tipurilor esențiale ale interacțiunilor în corpurile feromagnetice lui: (. Vezi feromagnetismul) interacțiunea de schimb al interacțiunii electrice și magnetice. Prin urmare, există 2 tipuri de natură diferită magnetostrictiv latice sușă cristaline: prin schimbarea forțelor magnetice (dipol-dipol si spin-orbita), și prin schimbarea forțelor de schimb.

Atunci când se magnetează fero- și ferimagnetice, forțele magnetice acționează în intervalul de câmp de la 0 la un câmp de intensitate Hs. în care proba atinge saturația magnetică tehnică. Magnetizarea în acest interval domeniu prin procese limite între deplasament domenii și rotația memoriilor de domeniu magnetic. Ambele procese modifică starea energetică a rețelei cristaline, care se manifestă într-o schimbare a distanțelor de echilibru dintre nodurile sale. Ca urmare, atomii sunt deplasați, apare deformarea magnetostrictivă a rețelei. M. această specie este anizotropic (depinde de direcția și magnitudinea J magnetizare) și se manifestă în principal într-o schimbare formă cristalină aproape nici o schimbare în volum (MA liniar) sa. Există formule semi-empirice pentru calculul magnetismului linear. Astfel, cristalele feromagnetice de simetrie cubică, magnetizate până la saturație, se calculează prin formula:

unde si. sj și b i. b j - respectiv, cosinusului direcția vectorului Js și direcțiile de măsurare în raport cu muchiile cubului, a1 și a2 - constanta anizotropie M. este numeric egal. unde u sunt maximul liniar M., respectiv, în direcția marginii și a diagonalei celulei cristalului. Cantitatea l s = (D l / l) s este numită saturație M. sau constantă magnetostrictivă.

M. cauzate de forțele de schimb, în ​​ferromagnets observate în regiunea de mai sus magnetizarea de saturație tehnică, în care momentele magnetice ale domeniilor este complet orientat în direcția câmpului și există doar o creștere a valorii absolute Js (paraprocess. Magnetizarea sau adevărat). M. datorită forțelor de schimb în cristale cubice este izotrop, adică se manifestă într-o schimbare a volumului corpului. În cristalele hexagonale (de exemplu, gadoliniu), acest M este anizotrop. M. paraprocess datorate în majoritatea materialelor feromagnetice la temperatura camerei este mică și este redusă în apropierea punctului Curie unde paraprocess aproape complet determină proprietățile materialului feromagnetic. Cu toate acestea, în anumite aliaje cu un coeficient mic de expansiune termică (aliaje magnetice invar), M. este mare [în câmpuri magnetice

8 × 10 4 a / m (10 3 Oe) raportul D V / V

10-5]. Un paraproces semnificativ în magnitudine apare și în ferită atunci când structurile magnetice noncoliniare sunt distruse sau create de câmpul magnetic.

M se referă la așa-numitele efecte magnetice, chiar dacă nu depinde de semnul câmpului magnetic. Expertul a fost studiat experimental mai ales prin M. în ferromagneți policristali. De obicei, măsurată alungire a probei în direcția câmpului (MA longitudinal) sau perpendicular pe direcția câmpului (MA transversal). Pentru cele mai multe metale și aliaje ale câmpurilor magnetizare M. tehnice longitudinale și transversale au semne opuse, iar magnitudinea transvers M. mai mică decât longitudinală și în domeniul para-proces, aceste valori sunt aceleași (Fig. 1). Pentru majoritatea feritelor, atât longitudinal cât și transversal M sunt negative; motivul pentru care nu este încă clar. Amploarea și semnul dependenței M. grafic pe intensitatea câmpului și magnetizarea depinde de caracteristicile structurale ale eșantionului (textura cristalografică, impuritățile elementelor străine, prelucrarea termică și rece). (. Figura 2) Noi Fe, M. longitudinal într-un câmp magnetic slab este pozitiv (alungire a corpului), și într-un domeniu mai puternic - negativ (scurtarea corpului). Pentru Ni, pentru toate valorile câmpului, longitudinalul M este negativ. Caracteristici avansate actor mostre M. policristaline anizotropie feromagnetic M. caracteristici definite în cristalele metalice corespunzătoare. Cele mai multe aliaje de Fe - Ni, Fe - Co, Fe - Pt și altele au un semn pozitiv longitudinal M. D l / l »(1-10) × 10 -5. Cel mai mare M sunt Fe-Pt, Fe-Pd, Fe-Co, Mn-Sb, Mn-Cu-Bi, Fe-Rh aliaje. Printre feriti, cel mai mare este în CoFe2O4. Tb3 Fe5O12. Dy3 Fe5 O12. D l / l "(2-25) × 10-4. M. record în unele metale pământuri rare și aliajele și compușii acestora, de exemplu în Tb și Dy, iar la TbFe2 DyFe 2. D l / l »10 -3 -10 -2 (în funcție de mărimea câmpului aplicat). M este de aproximativ aceeași ordine găsită într-un număr de compuși de uraniu (U3 As4, U3 P4 și alții).







M. în domeniul magnetizării tehnice dezvăluie fenomenul histerezis (figura 3). Temperatura, tensiunile elastice și chiar modelul de demagnetizare la care eșantionul a fost supus înainte de măsurare influențează puternic și câmpul magnetic.

Un studiu cuprinzător al lui M. în primul rând ajută la elucidarea naturii fizice a forțelor care determină comportamentul feror, antiferro și feromagnetic al materiei. Investigarea magnetismului, în special în domeniul magnetizării tehnice, joacă de asemenea un rol important în căutarea de noi materiale magnetice; de exemplu, a notat. că permitivitatea ridicată a aliajelor de tip permalloy este legată de faptul că M. este mic în ele (împreună cu o valoare mică a constantei anizotropiei magnetice).

Efectele magnetostrictive sunt asociate cu anomalii ale expansiunii termice a corpurilor fero-ferice și antiferromagnetice. Aceste anomalii se datorează faptului că deformarea magnetostrictiv cauzată de schimbul (în cazul general și magnetic), forța din zăbrele sunt prezentate nu numai prin plasarea corpului menționat într-un câmp magnetic, dar, de asemenea, prin încălzirea acestora în absența unui câmp (thermostriction). Schimbarea volumului organelor thermostriction datorate în special semnificative în tranziții de fază magnetică (în Neel și Curie punctele la temperatură de tranziție structura magnetică coliniari într-un noncollinear și altele). Suprapunerea acestor modificări de volum pentru dilatarea termică convențională (datorită fluctuațiilor termice ale atomilor zabrele) uneori conduce la anormal mică valoare a coeficientului de dilatare termică în unele materiale sub ma. Dovedit experimental, de exemplu, de expansiune termică invar tip slab aliat, datorită influenței care rezultă în timpul încălzirii de deformare magnetostrictiv negative, ceea ce anulează aproape complet „normale“ dilatare termică astfel aliaje.

Diferitele anomalii de elasticitate în fero-, ferici și antiferromagneți sunt asociate cu magnetismul. sunt necesare anomalii Sharp moduli de elasticitate și de frecare internă observate la aceste substanțe în vecinătatea punctelor Curie și Neel și alte tranzițiile magnetice pentru a influența M. rezultată în urma încălzirii. Mai mult, atunci când sunt expuse la ferro- și corpul ferimagnetic tensiunilor elastice în ele, chiar și în absența unui câmp magnetic extern determină o redistribuire a momentelor magnetice ale domeniilor (variază în general și valoarea absolută a magnetizarii spontane a unui domeniu). Aceste procese sunt însoțite de o deformare suplimentară a corpului naturii magnetostrictive - mecanostricție. ceea ce duce la abateri de la legea lui Hooke. În legătură imediată cu fenomenul este schimbări mechanostriction sub influența modulului câmpului magnetic de elasticitate E metalelor feromagnetice (D E -effect).

Pentru a măsura magnetografia, cele mai utilizate instalații sunt cele care funcționează pe principiul unei pârghii mecano-optice, permițându-le să observe schimbările relative ale lungimii eșantionului la 10 -6. Metodele radio-tehnice și de interferență oferă sensibilitate și mai mare. Metoda de măsurare a sârmei, în care un cablu atașat la unul dintre brațele unei punți de măsurare este lipit pe proba, sa răspândit, de asemenea. Schimbarea lungimii firului și rezistența sa electrică în timpul modificării magnetostricției în dimensiunile probei este fixată cu o precizie ridicată de un instrument de măsură electric.

M. a găsit o aplicație largă în inginerie. M. bazată pe fenomenul de traductoare de efect magnetostricțiunea (senzori) și emițătoarele de relee și receptoare de filtre de frecvență cu ultrasunete și regulatoare în dispozitive electronice, linii de întârziere magnetostrictive etc.

REFERINȚE Vonsovskii, S. V. Magnetism, M. 1971; Belov KP Elastic, fenomenele termice și electrice în ferromagneți, 2 ed. M. - L. 1957; Bozort R. Ferromagnetism, traducere din engleză, M. 1956; Ferromagneți și antiferromagneți de pământuri rare, M. 1965; Traductoare ultrasonice, traducere din engleză, editată de I. P. Golymina, M. 1972.

Fig. 2. Dependența magnetostricției longitudinale a unui număr de metale policristaline, aliaje și compuși pe forța câmpului magnetic.

Fig. 1. Magnetostricția longitudinală (curba I) și transversală (curba II) a aliajului Ni (36%) - Fe (64%). În câmpurile slabe au semne diferite, în cele puternice - cu paraproces - același semn (aici magnetostricția are un caracter volumetric).

Fig. 3. Histereză de fier prin magnetostricție datorită histerezisului său magnetic.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: