Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Определение малых величин магнитострикции в аморфных микропроводах с произвольным типом магнитной анизотропии

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2022-88-1-I-62-68

Полный текст:

Аннотация

У аморфных ферромагнетиков отсутствует магнитокристаллическая анизотропия, поэтому их магнитная анизотропия и магнитная структура в значительной степени определяются магнитоупругими взаимодействиями. Так, в аморфных микропроводах со стеклянной оболочкой источником анизотропии служат механические напряжения, возникающие в ферромагнитной жиле в процессе изготовления. Для контроля магнитной структуры и изучения процессов перемагничивания аморфных материалов необходимо знать их коэффициент (константу) магнитострикции. В работе представлен усовершенствованный подход к определению предельно малых значений коэффициента магнитострикции ферромагнитных микропроводов с произвольным типом магнитной анизотропии и магнитной микроструктуры. Исследовали аморфные провода из сплавов Co67Fe5B12Si14Cr3 в стеклянной оболочке. Тип магнитной анизотропии образцов (от осевой до циркулярной) меняли с помощью токового отжига. Предложенный метод основан на малоугловой прецессии намагниченности вокруг направления равновесной ее ориентации, что достигалось воздействиями осевого магнитного поля и поля, создаваемого переменным током, пропускаемым через провод. При таком возбуждении в детектирующей катушке, намотанной вокруг образца, генерировался сигнал электрического напряжения на частоте, удвоенной по отношению к частоте переменного тока, который регистрировали с помощью синхронного усилителя. Поскольку при воздействии внешних механических нагрузок сигнал напряжения менялся, для поддержания его постоянного уровня требовалось воздействие дополнительного осевого магнитного поля (поля смещения). Величину магнитострикции определяли из зависимости поля смещения от механических нагрузок. Максимально достижимая чувствительность измерений в диапазоне 10–8 – 10–7 обеспечивалась за счет однородного намагничивания, увеличения частоты переменного тока, использования высокого значения соотношения между длиной испытуемого отрезка провода и его диаметром. Показано, что в процессе токового отжига знак и величина константы магнитострикции изменяются, что коррелирует с модификацией кривых намагничивания проводов. Полученные результаты могут быть использованы при определении и корректировке параметров исполнительных устройств, создаваемых на основе микропроводов (в частности, датчиков механических напряжений и микроактюаторов).

Об авторах

А. А. Самохвалов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Анатолий Александрович Самохвалов

119991, Москва, Ленинский проспект, д. 4



С. А. Евстигнеева
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Светлана Алексеевна Евстигнеева

119991, Москва, Ленинский проспект, д. 4



А. Т. Морченко
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Александр Тимофеевич Морченко

119991, Москва, Ленинский проспект, д. 4



Н. А. Юданов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Николай Анатольевич Юданов

119991, Москва, Ленинский проспект, д. 4



Л. В. Панина
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Лариса Владимировна Панина

119991, Москва, Ленинский проспект, д. 4



М. Г. Нематов
Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта
Россия

Махсудшо Гайратович Нематов

236016, г. Калининград, ул. А. Невского, д. 14



Список литературы

1. Makhnovsky D. P., Panina L. V., Mapps D. J. Field-dependent surface impedance tensor in amorphous wires with helical and circumferential anisotropy / Phys. Rev. B. 2001. Vol. 63. P. 144424 – 144441. DOI: 10.1103/PhysRevB.63.144424

2. Pirota K., Kraus L., Chiriac H., Knobel M. Magnetic properties and GMI in a CoFeSiB glass-covered microwire / J. Magn. Magn. Mater. 2000. Vol. 221. P. L243 – L247. DOI: 10.1016/S0304-8853(00)00554-0

3. Zhukov A., Ipatov A., Churyukanova M., et al. Trends in optimization of giant magnetoimpedance effect in amorphous and nanocrystalline materials / J. Alloys and Compd. 2017. Vol. 727. P. 887 – 901. DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.08.119

4. Zhukov A., Blanco J., Ipatov M., et al. Manipulation of domain wall dynamics in amorphous microwires through the magnetoelastic anisotropy / Nanoscale Research Letters. 2012. Vol. 7. 223. P. 1 – 8. DOI: 10.1186/1556-276X-7-223

5. Nematov M. G., Salem M. M., Adam A. M., Ahmad M., Yudanov N., Panina L. V., Morchenko A. T. Effect of Stress on Magnetic Properties of Annealed Glass-Coated Co71Fe5B11Si10Cr3 Amorphous Microwires / IEEE Trans. Magn. 2017. Vol. 53. P. 1 – 6. DOI: 10.1109/TMAG.2017.2702342

6. Sandacci S., Makhnovskiy D., Panina L., Larin V. Stress-Dependent Magnetoimpedance in Co-based Amorphous Wires and Application to Tunable Microwave Composites / IEEE Trans. Magn. 2005. Vol. 41. P. 3553 – 3555. DOI: 10.1109/TMAG.2005.854726

7. Torrejón J., Confalonieri G. Badini, Pirota K., Vázquez M. Multifunctional Magnetoelastic Sensor Device Based in Multilayer Magnetic Microwires / Sensor Letters. 2007. Vol. 5. P. 153 – 156. DOI: 10.1166/sl.2007.047

8. Hudak R., Varga R., Polacek I., et al. Addition of molybdenum into amorphous glass-coated microwires usable as temperature sensors in biomedical applications / Phys. Status Solidi A. 2016. Vol. 213. P. 377 – 383. DOI: 10.1002/pssa.201532574

9. Vazquez M., Gonzalez J., Hernando A. Induced magnetic anisotropy and change of the magnetostriction by current annealing in Co-based amorphous alloys / J. Magn. Magn. Mater. 1986. Vol. 53. P. 323 – 329. DOI: 10.1016/0304-8853(86)90177-0

10. Herzer G. Modern soft magnets: Amorphous and nanocrystalline materials / Acta Mater. 2013. Vol. 61. P. 718 – 734. DOI: 10.1016/j.actamat.2012.10.040

11. Morchenko A. T., Panina L. V., Larin V. S., et al. Structural and magnetic transformations in amorphous ferromagnetic microwires during thermomagnetic treatment under conditions of directional crystallization / J. Alloys Compd. 2017. Vol. 698. P. 685 – 691. DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.12.247

12. Evstigneeva S. A., Morchenko A. T., Trukhanov A. V., et al. Structural and magnetic anisotropy of directionally-crystallized ferromagnetic microwires / EPJ Web of Conferences. 2018. Vol. 185. P. 1 – 4. DOI: 10.1051/epjconf/201818504022

13. Mitra A., Vazquez M. Measurement of the saturation magnetostriction constant of amorphous wire / J. Appl. Phys. 1990. Vol. 67. P. 4986 – 4988. DOI: 10.1063/1.344698

14. Zhukova V., Blanco J., Zhukov A., Gonzalez J. Studies of the magnetostriction of as-prepared and annealed glass-coated Co-rich amorphous microwires by SAMR method / J. Phys. D: Appl. Phys. 2001. Vol. 34. P. L113 – L116. DOI: 10.1088/0022-3727/34/22/101

15. Zhukova V., Corte-Leon P., Blanco J., et al. Electronic Surveillance and Security Applications of Magnetic Microwires (Review) / Chemosensors. 2021. Vol. 9. P. 1 – 22. DOI: 10.3390/chemosensors9050100

16. Panina L., Dzhumazoda A., Nematov M., Alam J., Trukhanov A., Yudanov N., Morchenko A., Rodionova V., Zhukov A. Soft Magnetic Amorphous Microwires for Stress and Temperature Sensory Applications / Sensors. 2019. Vol. 19. P. 1 – 24. DOI: 10.3390/s19235089

17. Larin V., Torcunov A., Zhukov A., et al. Preparation and properties of glass-coated microwires / J. Magn. Magn. Mater. 2002. Vol. 249. P. 39 – 45. DOI: 10.1016/S0304-8853(02)00501-2

18. Chiriac H. Preparation and characterization of glass covered magnetic wires / Mater. Sci. Eng. A. 2001. Vol. 304 – 306. P. 166 – 171. DOI: 10.1016/S0921-5093(00)01452-0

19. Gonzalez J., Blanco J., Hernando A., et al. Stress dependence of magnetostriction in amorphous ferromagnets: its variation with temperature and induced anisotropy / J. Magn. Magn. Mater. 1992. Vol. 114. P. 75 – 81. DOI: 10.1016/0304-8853(92)90334-K

20. Salem M., Nematov M., Uddin A., Panina L. V., Churyukanova M. N., Morchenko A. T. CoFe-microwires with stress-dependent magnetostriction as embedded sensing elements / IOP Conf. Series: J. Phys. Conf. Series. 2017. Vol. 903. P. 1 – 4. DOI: 10.1088/1742-6596/903/1/012007


Рецензия

Для цитирования:


Самохвалов А.А., Евстигнеева С.А., Морченко А.Т., Юданов Н.А., Панина Л.В., Нематов М.Г. Определение малых величин магнитострикции в аморфных микропроводах с произвольным типом магнитной анизотропии. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022;88(1(I)):62-68. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2022-88-1-I-62-68

For citation:


Samokhvalov A.A., Evstigneeva S.A., Morchenko A.T., Yudanov N.A., Panina L.V., Nematov M.G. Determination of small magnitudes of magnetostriction in amorphous microwires with an arbitrary type of magnetic anisotropy. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2022;88(1(I)):62-68. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2022-88-1-I-62-68

Просмотров: 172


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)