механострикция

МЕХАНОСТРИКЦИЯ - дополнит, деформация, возникающая в упорядоченных магнетиках (ферро-, фер-ри- и антиферромагнетиках) при наложении на них механич. напряжений. Наложение напряжений приводит к перераспределению магн. моментов доменов, что ведёт к изменению намагниченности, а это в свою очередь через посредство магнитострикции даёт дополнит, деформацию. Вклады в M. (как и в вызванную магн. полем магнитострикцию l) в общем случае определяются процессами, связанными и со смещением границ доменов, и с вращением результирующих векторов самопроизвольной намагниченности M₈ доменов (см. Намагничивание ).Чаще всего речь идёт о продольных деформациях: растяжение (напряжение - сжатие . В случаепрямая АО на рис. 1 характеризует относительное упругое удлинение образца в зависимости оттогда кривая OBC - зависимость от s полного удлинения

и есть M. В магнитомягких материалах кривая OB идёт круче, в менее мягких - более полого т. к. смещение доменных стенок в последних затруднено и отступление от Гука закона в них проявляется не так заметно. Наложение на образец с магн. поля вызовет его магнитострикцию OD, и при последующем росте s явление опишется кривой DBC, a M. окажется соответственно меньше.

M. может только увеличивать общую деформацию. Это связано с тем, что при упругом растяжении в случае векторы доменов образца поворачиваются вдоль направления растяжения; в случае векторы стремятся расположиться в плоскости, перпендикулярной направлению растяжения,- при этом M., "поперечная" к векторам, будет также положительна. Из теории следует, что явление M. связано со знаком магнитоупругой энергии - произведения l _s s, где l _s - магнитострикция насыщения. У соединений, содержащих редкоземельные элементы и обладающих большой (~10^-3) величиной l_s, знак величины l _ss определяет зависимость M. от напряжения и магн. поля.

В ряде инварных сплавов и редкоземельных сплавов и соединений, особенно вблизи темп-р магнитных фазовых переходов, упругие деформации вызывают заметное изменение не только направления, но и величины что через посредство объёмной магнитострикции парапроцесса может приводить к добавочной M.- за счёт "механопарапроцесса".

С M. непосредственно связан -эффект - зависимость модуля упругости E изотропных (поликристал-лич. или аморфных) ферро-, ферри- и антиферромагнетиков от величины магн. поля. В отсутствие внеш. магн. поля, когда векторы M _s доменов "свободны", механич. напряжение, наложенное на образец, вызывает обычно упругое удлинениеи удлинениемагнито-стрикционной природы, т. е. где Е₀ - модуль упругости упорядоченного магнетика в размагниченном состоянии. Наложение сильного магн. поля, закрепляя все векторы M _s и вызывая магнитострикцию насыщениясводит к нулют. е. модуль E _s магнетика, намагниченного до "технического" насышения, равен - модулю при отсутствии M. Макс. -эффект Расчёты показывают, что где - нач. восприимчивость данного процесса намагничивания, (численная константа). T. о., макс.-эффект велик в материалах с большой магнитострикцией, малой магнито-кристаллич. анизотропией, малыми внутр. напряжениями. Напр., у отожжённого

У соединений с большой обнаружен -эффект, достигающий 160%.

Вычисление зависимости-эффекта от магн. поля Я представляет собой более сложную задачу, оно возможно, если известна ф-ция распределения векторов M_s всех доменов образца. У ряда магнетиков в сравнительно слабых полях можно наблюдать уменьшение модуля Е_Н от значения E₀ и только затем его рост до Е _т . Это т.н. отрицательный -эффект, к-рый связывают с преодолением задержки смещения границ доменов и др. подобными процессами.

У ферромагнетиков в пек-рой области темп-р T выше темп-ры Кюри модуль E обычно меняется с темп-рой линейно. Экстраполяция его значений на область даёт значения "парамагнитного" модуля Ep. Для MH. магнетиков Но во мн. случаях, напр, у Ni, на графике E(T)в районезаметен небольшой "положительный" избыток: при величина несколько больше В общем случае на таком графике при могут наблюдаться как положительный, так и отрицательный изломы и, кроме того, более или менее размытый скачок модуля dE того или иного знака, также связанный с добавочной M. На рис. 2 такая зависимость показана для инварного сплава имеющегоВ районевиден небольшой скачок значения E . На рис. EH соответствует отрицат. -эффекту в слабом поле кА/м,- модуль в большем поле E_s соответствует "техническому" насыщению в поле - значение, рассчитанное по магнитострикц. и магн. данным с учётом добавочной M., соответствующее очень большому полю. Значит. разница между объясняется явлением спонтанной магнитострикцни: возникающим при и зависящим от темп-ры изменением параметров кристаллич. решётки магнетика, связанным с действием обменных сил. Подобное явление наблюдается также в ферри- и антиферромагнетиках.

Во многом аналогичная -эффекту зависимость модуля сдвига G изотропных магнетиков носит назв. -эффекта. При исследовании упругих свойств монокристаллов магнитоупорядоченных веществ в зависимости от магн. поля рассматривается поведение или модуля E вдоль данного направления в кристалле, или, чаще, упругих констант кристалла (см. Гука закон).

Лит.: Вонсовский С. В., Шур Я. С., Ферромагнетизм, M.- Л., 1948; Белов К. П., Упругие, тепловые и электрические явления в ферромагнетиках, 2 изд., M., 1957; Катаев Г. И., О ферромагнитной аномалии модуля Юнга и модуля сдвига сплавов инварного класса, "Физ. мет. и металловед.", 1961, т. 11, е. 375; Новиков В. Ф., Долгих E. В., Механострикция высокомагнитострикционных соединений редкоземельных металлов с железом, "ФТТ", 1984, т. 26, с. 214; Катаев Г. И. и др., Влияние магнитного поля на модуль упругости гексагонального ферромагнетика с анизотропией типа "легкая плоскость"(на примере монокристалла Tb₀,₄ Gd_0,6), "ЖЭТФ", 1985, т. 89, с. 1416. Г. И. Катаев.

   <<      Предметный указатель      >>