Исследование принципов формирования композиционной магнитной структуры в микропроводе в стеклянной оболочке и ее влияния на магнитные свойства

Цель: изучение взаимосвязи магнитной структуры, свойств и роли остаточных механических напряжений в формировании магнитной структуры и свойств ферромагнитных микропроводов. Исследованы микропровода трех ферромагнитных составов: Fe₇₃,₉B₁₃,₂Si₁₀,₉C₂, Co₇₃,₆B₁₁,₂Si₁₃C₂, Ni₇₃,₁B₁₃,₅Si₁₁,₄C₂. Данные составы имеют разные значения константы магнитострикции. Микропровод из сплава на основе Fe характеризуется положительной константой магнитострикции, микропровод из сплава на основе Сo – небольшой отрицательной, микропровод из сплава на основе Ni – близкой к нулю. Использовался комплекс экспериментальных методов визуализации доменной структуры и исследования гистерезисных свойств. Подготовка и исследование магнитной структуры и процесса намагничивания проводилась методом магнитооптических индикаторных пленок, магнитосиловой сканирующей микроскопии, методом вибрационной магнитометрии. Контроль состава и геометрических параметров микропроводов, а также качества подготовки шлифов проводился методом сканирующей электронной микроскопии. Контроль процесса намагничивания и измерение гистерезисных свойств - с помощью метода вибрационной магнитометрии. Проведены исследования процесса намагничивания микропровода с положительной магнитострикцией. Установлено, что наличие поверхностного слоя кольцевых доменов увеличивает значения поля насыщения до 200 Oe, в то время как сердцевина микропровода перемагничивается при небольших полях около 15 Oe. На основе полученных экспериментальных данных дана оценка уровня радиальных механических напряжений в поверхностном слое металлической сердцевины, который составил в среднем 260 МПа. Показано, что намагниченности доменов поверхностного слоя имеет осевую составляющую, противоположно направленную относительно осевой компоненты намагниченности внутренних цилиндрических доменов. Проведено исследование гистерезисных свойств микропровода на основе Fe при уменьшении уровня внутренних напряжений. Для этого исследованы образцы микропровода со снятой стеклянной оболочкой и после релаксационного отжига как в оболочке, так и без оболочки. Показано, что наиболее оптимальной обработкой микропровода для уменьшения потерь на перемагничивание является отжиг без стеклянной оболочки. При таком режиме обработки в микропроводе в 2 раза уменьшается величина коэрцитивной силы при сохранении коэффициента прямоугольности петли 0,85 на уровне исходного образца (0,9). Проведены экспериментальные исследования магнитной структуры микропровода на основе Со с отрицательной магнитострикцией методами магнитооптики, магнитосиловой микроскопии и магнитометрии. Показано, что в микропроводе на основе Co также существует поверхностный слой доменов шириной 3 - 4 мкм и толщиной 1 - 1,5 мкм. Обнаружены изменение формы петли гистерезиса при понижении уровня внутренних напряжений при снятии стеклянной оболочки и уменьшение значения коэрцитивной силы от 1,1 до 0,8 Ое. При снижении уровня механических напряжений при релаксационном отжиге микропровода при температурах 250 и 360°С также уменьшается коэрцитивная сила. В образце, отожженном при 250°С без стеклянной оболочки, получено лучшее значение коэффициента прямоугольности петли гистерезиса около 0,7 при низком значении коэрцитивной силы Hc = 1 Э. Исследовано изменение магнитной структуры при уменьшении величины константы магнитострикции в микропроводе состава типа FINEMET при отжиге. Показано, что при нанокристаллизации увеличивается размер поверхностных доменов, а также наблюдаются области без доменной структуры.