Этому критерию удовлетворяет железо, кобальт, никель и сплавы на их основе.
Рис. 42. Зависимость обменной энергии от отношения межатомного расстояния
кдиаметру – dа незаполненной электронной оболочки
5.3.Особенности ферромагнитных материалов
Основными особенностями ферромагнитных материалов являются:
•наличие доменов, т.е. макроскопических областей спонтанного (самопроизвольного) намагничивания, до насыщения без воздействия внешнего поля;
•сильная зависимость магнитного состояния от напряженности внешнего магнитного поля и температуры. Наличие точки Кюри - температуры, выше которой материал теряет ферромагнитные свойства и становится парамагнетиком;
•наличие магнитного гистерезиса, т.е. отставания магнитной индукции от намагничивающей напряженности;
•ферромагнитные свойства в кристаллах зависят от направления (кристаллографическая магнитная анизотропия);
•при намагничивании и перемагничивании ферромагнитного сер-
дечника его размеры изменяются (явление магнитострикции).
Геометрия доменной структуры образуется из условия ми-
нимума свободной энергии системы. Кристаллы малых размеров могут состоять из одного домена. Более выгодна многодоменная структура с боковыми замыкающими доменами, нет рассеяния маг146
нитной энергии в окружающее пространство. Линейные размеры доменов: 0,1…100 мкм. Переориентация магнитных моментов в доменах от одного направления на другое происходит на границе доменов в слое толщиной до 100 нм (стенки Блоха), рис. 43.
Рис. 43. Доменные структуры ферромагнетиков: а – однодоменная, б – много-
доменная
Магнитная анизотропия. Кристаллы ферромагнетиков анизатропны, т.е. физико-механические свойства кристалла в различных кристаллографических направлениях различны. Это касается и магнитных свойств. В кристаллах ферромагнетиков имеются направления легкого и трудного намагничивания (рис. 44). На практике магнитную анизотропию используют для улучшения магнитных характеристик материала, путем создания магнитной текстуры, ориентируя магнитные моменты доменов в направлении легкого намагничивания.
Рис. 44. Направления легкого и трудного намагничивания в Fe, Ni и Co
Константа кристаллографической магнитной анизотро-
пии К - это удельная энергия, необходимая для перемагничивания
147