Токовихревые потери в несовершенных кристаллах сплава Fe- 3%Si тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ

Глава1. ОСНОВНЫЕ ПРОСТАВЛЕНИЯ О ВЛИЯНИИ ДВИЖЕНИЯ ДОМЕННЫХ

ГРАНИЦ В КРЮТШАХ НА ПОТЕРИ б

§1. Общие положения б

§2. Потери в идеальных кристаллах

§3. Потери в несовершенных кристаллах

Глава2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ЮОЩОВАНИЯ

ГлаваЗ. НЕОДНОРОДНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ДОМЕННЫХ ГРАНИЦ И ПОТЕРИ

НА ВИХРЕВЫЕ ТОКИ

§1. Исходные посылки. Методика решения 2L

§2. Влияние амплитудной неоднородности движения плоских доменных границ на.потери

§3. Влияние фазовой неоднородности движения плоских доменных границ на потери

§4. Влияние неоднородности ширины доменов исходной доменной структуры на потери

Выводы, по главе

Глава4. НЕОДНОРОДНОСТЬ ЭЛБКТРОПРОВОДНОСТИ И ПОТЕРИ НА

- ВИХРЕВЫЕ ТОКИ

§1« Исходные, посылки. Методика.решения

§2, Влияние характера пространственной неоднородности электропроводности на.изменение, потерь

§3. Влияние параметров доменной структуры на изменение потерь

Выводы по главе

Глава5. КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВШЕНИЕ ДОМЕННЫХ ГРАНИЦ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С МАЛОУГЛОВЫШ ГРАНИЦАМИ КРУЧЕНИЯ В КРИСТАЛЛАХ Pe-3#Sl

§1. Влияние дислокационной структуры малоугловой границы кручения на величину поля сопротивления

§2.т Влияние дислокационной структуры малоугловой границы кручения на величину смещения центра колебания доменной границы

Выводы.по главе

Главаб. "ДРОБЛЕНИЕ" ДОМЕННОЙ СТРУКТУРЫ НЕСОВЕРШЕННЫХ КРИСТАЛЛОВ

С110)/001 /Fe^Su ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИИ

§1. Исходные.посылки."Тепловая" модель эксперимента

§2. Энергия стационарного состояния.Характеристическая частота 62 Выводы.по главе

Рассеяние энергии при перемагничивании ферромагнитных 1фистал-лов является нежелательным процессом и носит название потерь^

Потери являются одной из наиболее важных эксплуатационных характеристик электротехнических сталей,используемых в промышленно-сти.Снижение потерь на современном этапе развития техники в условиях постоянного возрастания требованийпредъявляемых к служебным характеристикам электротехнических сталей,имеет <фезвычайно важное народнохозяйственное значение.

Общие потери подразделяются на гистерезисные и токовихревые со-ставляющие.В настоящее время экспериментально доказано,что токовихревые потери (ТП) в текстурованной электротехнической стали (Рё-З^л^) уже на промышленных частотах достигают 80$ от общих потерь,причём определяющую роль в формировании ТП играет доменная структура (ДС) ферромагнетика.

В предшествующих теоретических работах изучались ТП в зависимости от режимов перемагничивания и физических характеристик матери-алов.Цель этих классических работ состояла в построении теории ТП, которая позволила наметить пути их снижения.Однакорезультаты данных работ непосредственно приложимы к идеальным ферромагнетикам.На сегодня теория ТП для идеального 1фисталла является детально разработанной и имеет надёжное экспериментальное подтверждение."

Реальные кристаллы текстурованной электротехнической стали - это прежде всего несовершенные вристаллы.По этой причине изучение влияния типичных несовершенств реальных кристаллов на ТП является несомненно актуальной задачей.

Настоящая работа выполнена с целью: а) усовершенствование существующего метода расчёта ТП для случая несовершенных ферромагнитных кристаллов, б) расчёт ТП с учётом типичных особенностей поведения ДС,обусловленных несовершенством реальных кристаллов, в) расчёт ТП с учётом характерных особенностей изменения локальных значений физических характеристик материалов,обусловленных несовершенством реальных 1фисталлов, г) исследование влияния несовершенства реальных 1фисталлов на поведение доменных границ (ДГ) при перемагничивании, д) исследование влияния несовершенства реальных 1фисталлов на доменную структуру (ДС) при динамическом перемагничивании.

Основные результаты диссертационной работы доложены на 4 Всесоюзном совещании по физике и металловедению электротехнических сталей (Череповец,1974),5 Всесоюзном совещании по физике и металловедению электротехнических сталей (Челябинск,1978),6 Всесоюзном совещании по физике и металловедению электротехнических сталей (Аша, 1980) и опубликованы в следующих работах:

1.Бабичев ЗШ.,Волков А.А.,Макаров В.П. ,Шлотилов Б.В.,Сидохин А.Ф; Известия АНСССР,с ер.физичес кая,т. 39, W7 Д 97 5,с.1392-1397,

Шгнитоупругое взаимодействие IQcP блоховских стенок с субграницами в кристаллах Ре-3$$ ."

2. Бабичев Л.П.,Волков А.А. ,Дорофеева Е.А. Дорниенков Б.А., Шкаров В.П.,Шцук В.Г.,Шлотилов Б.В.,Сидохин А.Ф.

Сб. Прецизионные сплавы,1?4,с.41-44,1977. 3 .Сидохин А.Ф.,Бабичев JI. П. Дорниенков Б.А;?, Шкаров В.П., Мацук В.Г., Мэлотилов Б.В.

Известия АНСССР,сер.физическая,т.43,17Д979,с.1339-1343, "Электромагнитные потери и неоднородность движения доменных границ"."

Глава 7. ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Изучено влияние дефектной структуры !фисталлов на изменение токо-вихревых потерь и показано«что величина удельного вклада от эффектов взаимодействия доменной структуры с искажениями кристаллической решётки слабо зависит от амплитудного значения индукции и существенно от плотности доменных границ.С увеличением плотности доменных границ влияние дефектной структуры кристалла на потери ослабляется.

2. Исследовано влияние пространственной неоднородности электропроводности кристалла на изменение токовихревых потерь и показано,что в зависимости от её характера возможно как увеличение,так и уменьшение потерь.Уменьшение электропроводности в приповерхностных слоях по сравнению со средней её величиной приводит к уменьшению по<* терь.Величина удельного вклада в потери от эффекта неоднородности слабо зависит от амплитудного значения индукции и существенно от плотности доменных границ.С увеличением плотности доменных границ влияние пространственной неоднородности электропроводности на токо-вихревые потери усиливается.

3. Изучено.взаимодействие 180° и 90° доменных границ с малоугловыми границами кручения в динамическом и статическом режимах перемагничивания. 1фисталла сплава .Установлено,что в статическом режиме дислокационное строение.границы вдчения существенно влияет на величину силы сопротивления;причём наименьшее сопротивление движению ДГ оказывает малоугловая граница кручения с одинаковой плотностью дислокаций в дислокационных сетках.В динамическом режиме наличие малоугловый границы кручения приводит к смещению центров колебаний доменных границ относительно их статического положения.

4. Исследовано изменение плотности доменных границ при динамическом перемагничивании несовершенных кристаллов (IIO)/OOl/Fe-З^ со сквозной плоскопараллельной доменной структурой и установлено существование характеристической частоты.Если частота перемагничивания меньше характеристической,то наблюдается увеличение плотности доменных границ,если больше,то • уменьшение плотности доменных границ. Показано, что при црочих равных условиях,амплитудное значение индукции и средняя плотность дислокаций оказывает наиболее сильное влияние на изменение характеристической.частоты в несовершенных кристаллах Ре-3$£и .Установлено,что экспериментально наблюдаемое увеличение плотности доменных границ в несовершенных кристаллах (П0)/001/Ре-3$£ь привводит к нонижению энергии стационарного состояния кристалла.

1.Бозорт Р. "Ферромагнетизм",пер. с анг. под ред. Е^И.Кондорского, Б. Г. Л ифшица, из -во ИЛ,М. ,1956,с. 606-641.

2. S^ffimg3.W.;Houz£ Gl/ITtognetic. Properties and. Бошат Structure in Wn- Oriented IEE Trans.on ff\aq.,W4,vW,t/2,p№-20\.

3. Вильяме Х.,Бозорт Р.,1окли В. "Порошковые фигуры ферромагнитных областей на монокристаллах 1фемнистого железа",в сб."Физика ферромагнитных областей",пер.с анг.под ред. С.В.Вонсовского,из-во М,М. Д951,с.133-179.

4. Драгошанский Ю.Н.,Зайкова В.А.Дан Е.Б.,Векслер А.Е. "Зависимость электромагнитных потерь в моно1фисталлах кремнистого железа от кристаллографической ориентации поверхности",

5. Ф ММ,1972, т. 34, в. 5, с; 987-994.

6. Дунаев Ф.Н. "К теории потерь при перемагничивании ферромагнетиков", Известия АНСССР,сер;физ.,1975,т.39, F7,с.136 2-1365.

7. Дёринг В. "Инерция границ между ферромагнитными областями",в сб; "Ферромагнитный резонанс и поведение ферромагнетиков в переменных магнитных полях",nepic немец.под ред. С.В.Вонсовского,из-во Ш,М.,1952,с.312-320.

8. Lee ЕМ. -current effects т rectangular ferromagnetic rodi*-Proc. ГЕЕ ,№0, W07C, P.257-2M.

9. Сивенцов А. А.',Кадочников АЛ1.,Леонов В.В. "Динамическое перемаг-ничивание магнитомягких материалов и доменная структура", ФММД974,т.38,в.З, с. 529-535.

10. Birfiop HE.L/'Ike inj-luence of domain tfM {Sowingand eddy-current draq"}- P%$. stat. soUcO,yv? P.И7-Ш.

11. Bivtiop 3.EL. "Jhe anatisii of tddy-cuirreiit-limitedmagnetic, domain wall motionJtidudinot severe bowinq and meting; Д : aPPL(%sv W3, vfc, n4,P.W-U5.

12. Драгошанский Ю.Н.,Зайкова В.А;,Тиунов В.Ф. "Влияние изгиба 180° доменных границ на электромагнитные потери в монокристаллах кремнистого железа", ФMM,1975,т.'39,в.3,с.L519-523.

13. Хан Е.Б/,Зайкова В.А.,Шур Я.С.,Тиунов В.Ф/ "Особенности процессов смещения доменных границ в монокристаллах 1фемнистого железа под давлением переменных магнитных полей", ФММ,1972,т^ЗЗ,в.2, С7289-294.

14. HeEfWss G. "Ъиг&кцеп von bloctiwcmden щщь WirkUtiromdmfVLnq"- Z. щей. Pfiys., Ж9, vZb, at\ p Z4-29

15. Fool: £E.,Ove^ott H.3. "Jbe e^ect of tensife stresson tfce domain wail motion, and wall Sowing in 3% Gwn-oriehitd silicon iron J-IEE Trans, on

16. Дунаев Ф.Н;1 "О потери энергии при перемагничивании ферромагнетиков", ФММД970,т.29,в.5,с.937-946.

17. Дунаев Ф.Н. "О потери энергии при перемагничивании ферромагнетиков" , Ф ММ,1970,т. 30,в.3, с. 666-668.

18. Дйринский б.М.,Ларыин hb.^tqocol В.Н. 'Influence о*acoustic pkoms on tk magnetic domm moiitiiy", P%s. M sol. (g)} /97$ ///33-/35:

19. Даринский Б; M^,Паршин А.В.,Федосов В.Н. "Фононный и магнонный механизмы торможения границ доменов в ферромагнетиках",сб. "Механизмы внутреннего трения в твёрдых телах",из-во "Наука",1976, с.19-21.

20. Мишин Д.Д.,Марьин ПА. "Дислокационная теория потерь энергии в ферромагнетиках", Известия вузов,физика,1972,$7,с.64-74.

21. Мишин Д.Д. "Шгнитные материалы",из-во "Высшая школа",1981,с.108.

22. Тройбле Г.,3егер А. "Влияние дефектов кристаллической решётки на процессы намагничивания в ферромагнитных кристаллах",в сб. "Пластическая деформация кристаллов", пер;"с немец.под ред. А.Н.Орлова, из-во "Мир",1969,с.199-264.

23. P^er K.-H/VedisetwtVkung zwicfien l/ersetzunqen Lincf ебепеп blochwanden tnit damn maqnetiuetunqi-vehtfluff.W-Цо. , .42i? Pfef$er k-H. "ГО с kv^> magnet* Иге behandiunq derUeck-seltfirlun% zwisdin Venetzunqen und denen Blockwarukn*,

24. Мишин Д.Д.!, Марьин Г.А. "К теории коэрцитивной силы", Известия вузов,физика,1969,М2,с.24-26.

25. Precipitins inlm*~ЯциЛАльШ,Щ*30,рЖ-340.

26. Власов Н. №<Дюбов Б.Я. "Закрепление междоменных границ ферромагнетика примесными атмосферами", ФММ,1974,т*37,с.455-460.

27. Букарев В.Н.,Евелева Т.С.Дркуша А. А. ,Павлюков В.Г. "Борирование магнитопроводов из электротехнических сталей", 4 Всесоюзное совещание по физике и металловедению электротехнических сталей и сплавов.Тезисы докладов и сообщений ( Череповец,1974,сЙ7б).

28. Boon C.R.;RoSey H. "iddy-current Ion mi clomtn wad motion ш grain oritnitd ulim-im Jieeti"

29. Prot. confer. mqn,mat. (lE^jm^tt^JOS-M.

30. Carr VIJ "Snerqq ш rewlitnq -from domain v/atlmotion J tlffl. P&ys., WQ, v30Cj f .90-91.

31. Беккер Дж. "Связь между структурой ферромагнитных материалов и их магнитными свойствами",в кн: Шгнитные свойства металлов исплавов,пер.с анг.под ред^ С.В.Вонсовского,из-во ИШ1,М.,1961, с. 99-129.

32. Шулика В.В.,Старцев Й.Е. Дан Е*Б. "Влияние стабилизации поверхностной замыкающей доменной структуры на магнитные свойствакремнистого железа", ФММ,1974,т.37,в.5,с.961-965.

33. Дружинин В.В.,Чистяков В.К.,Шлыгин М.А. "Зависимость потерь на вихревые токи от магнитной текстуры в холоднокатанной трансформаторной стали", Ф ММ,1972,т.33, в;2,с.443-445.

34. Bertotti Q.frorillо НJla&i М.Р. " Л new apfnaJL fatk dudy of tab anomaly in ^/-Fe'-IEE Tmns. on Wag., Wljvl4-)N(ij p.Z85Z~Z85t>.

35. Неель Iv "Процессы намагничивания и ферромагнитные области монокристаллов железа",пер.с франц.,в сб."Физика ферромагнитных областей",из-во ИМ, М. ,1951 ,С.'240-288.

36. Неель Л. "Некоторые свойства границ ферромагнитных областей", пер.с франц.под ред.С.В.Вонсовского,в сб."Физика ферромагнитных областей",из-во ИИИ,М.,1951,сЯ94-2Е4.

37. Хирт Дж. Доте И. "Теория дислокаций",Атомиздат, М. ,1972,с.:497.

38. Боровик А.Е.,Кулешов B.C. ,Стрежемечный М.А. "Эффективные уравнения движения доменных стенок в ферромагнетике", 1ЭТФД975,т.68, в.5,с. 2236-2241.

39. Шур Я.С.,Зайкова В.А.Дан е.Б. "Доменная структура монокристаллов кремнистого железа в переменном магнитном поле",ФММ,1970,т. 29, в. 4, с. 770-776.!

40. Шур Я.С. Дан ЕЛЗ.!,Зайкова В.А. "Доменная структура монокристаллов кремнистого железа в переменных полях и электрические поте-ри",ФММ,1971,т.31,в.2,с.286-293.

41. Дамбаев М.С.,Савченко М.К. "Динамические равновесные состояния доменной структуры монокристаллов кремнистого железа",Известия АНСССР,сер.физ;,1975,т.39,®7,с.1406-1409.

42. Hitler T.R., Idтmtr У.У. "Ofoetvah'on of- dynamic domain size variation im a silicon-iron alloy"- 1 Utp?l PAtf s., mo, v4i, p. Ш -йЗК

43. Тиунов В.Ф.,Зайкова В.А.,Шур Я.С. "Электромагнитные потери и динамическое поведение доменной структуры монокристаллов Fe~3#-Si-при высоких амплитудных значениях индукции".Известия АБСССР, сер»физ. ,1980 ,T.44,S7,c,I44I-I446.

44. Макаров В.П. Дорниенков БШЧМолотилов Б.-В. Дузьмишко В.П. "Новый способ снижения коэрцитивной силы и электромагнитных потерь в 1фисталлах (ПО)/001/Ре-3м,Известия АНСССР,сер.физ;\ 1982,т.46,С.639-642.

45. Есина Н.К.,Тиунов В.Ф.,Зайкова В*А. "О связи динамики доменной структуры и электромагнитных потерь с состоянием 1фисталличе«с кой решётки кристаллов Pe-3#£l« ",ФММД982,т/53,в.2,с.~281«*285.

46. Карслоу Г.,Егерь Д. "Теплопроводность твёрдых тел",под ред.

47. А ^ А* Померанцева, из-во "Наука", М. ,1964,с Л 30-132.

48. Гуревич А.Г. "Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках ",из-«во "Наука", М;* Д 973 ,с. 67.

49. Киттель Ч. "Физическая теория ферромагнитных областей самопроизвольной намагниченностиV,сб."Физика ферромагнитных областей",пер.с англ.под ред. С.В.Вонсовского,из-*во ЖГ,М. Д951,с.19-П5.

50. Вонсовский С.В. "Современное учение о магнетизме",ГИТ-ТЛ,М-Л, 1952,с.324-325.

51. Сборник физических констант" под ред. Я.Г.Дорфмана,С.Э.Фриша,

52. ГРТ-ТЛ Д-М. Д937, с.37,50,54» п О 0 "

53. Kronmufeer Н. "SUbcal fteo^ of s Ш --Z.cxnqew. Pfys.,</970,v3O, Не№,р.9-Н.