Tìm hiểu các tính chất và một số ứng dụng của vật liệu từ cứng nd fe b

Lời cảm ơn Đầu tiên cho em bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Ban chủ nhiệm khoa Vật lý thầy cô giáo khoa đà giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em học tập hoàn thành khoá luận Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo TS Lu TiÕn Hng, ngêi ®· trùc tiÕp híng dÉn, hÕt lòng quan tâm, tận tình giúp đỡ bảo em suốt thời gian em làm khoá luận Nhân dịp em xin gửi lời cảm ơn ban sinh viên lớp 46B-Lý nói riêng bạn sinh viên khoa VËt Lý nãi chung ®· gãp ý kiÕn ®Ĩ em hoàn thành tốt khoá luận Mục lục Trang Lời cảm ơn Mở đầu Chơng Giíi thiƯu vỊ tõ häc vµ vËt liƯu tõ I Các khái niệm 1.1 Từ học tợng từ 1.2 Vật liệu từ ngn gèc tõ tÝnh cđa vËt liƯu 1.3 C¸c đại lợng đơn vị thờng dùng nghiên cứu vật liệu từ II Phân loại vật liệu từ nhóm vật liệu từ tơng ứng 2.1 Phân loại vật liệu từ theo hệ số từ hoá 10 2.1.1 Vật liệu nghịch từ 10 2.1.2 VËt liƯu thn tõ 10 2.1.3 VËt liƯu ph¶n s¾t tõ 11 2.1.4 VËt liƯu Ferit tõ 12 2.1.5 Vật liệu sắt từ 12 2.1.6 Vật liệu từ giả bỊn 12 2.1.7 VËt liƯu s¾t tõ kÝ sinh 12 2.2 Phân loại vật liệu sắt từ theo lực kháng tõ 14 2.2.1 VËt liƯu tõ mỊm 14 2.2.2 VËt liƯu tõ cøng 15 Ch¬ng2 VËt liƯu tõ cøng Nd-Fe-B 16 I Lịch sử trình nghiên cứu vật liệu tõ Nd-Fe-B 16 II CÊu tróc tinh thĨ cđa Nd-Fe-B hợp kim tơng tự 19 III Các tính chất từ điển hình Nd-Fe-B hợp kim tơng tự 21 3.1 Sự phụ thuộc từ độ vào nhiệt độ 21 3.1.1 Sự phụ thuộc từ độ vào nhiệt độ 21 3.1.2 Tơng tác trao đổi nguyên tử tinh thể 23 3.1.3 Cơ chế đảo từ lực kháng từ 26 IV Một số phơng pháp tạo mẫu thờng dùng với Nd-Fe-B 30 4.1 Tạo mẫu hợp kim phơng pháp đúc phun băng 30 4.1.1 Phơng pháp đúc 31 4.1.2 Phơng pháp phun băng 31 4.2 Phơng pháp nghiền lợng cao 32 4.3 phơng pháp Sol Gel 33 Ch¬ng3 øng dơng cđa vËt liƯu tõ cøng Nd-Fe-B 33 I Nam châm đất - ứng dụng quan trọng 33 1.1 Nam châm loại tạo mầm 34 1.2 Nam châm loại ghim vách đô men 36 II Môi trờng ghi từ cho ổ đĩa cứng 36 2.1 Cấu trúc ổ đĩa cứng 37 2.2 Các khái niệm ổ đĩa cứng 38 2.3 Tổ chức liệu ổ đĩa cứng 39 III Băng từ 40 3.1 Cấu trúc băng từ 40 3.2 Nguyên lý ghi, đọc, xoá băng từ 41 3.2.1 Nguyên lý ghi băng từ 41 3.2.2 Nguyên lý đọc băng từ 41 3.2.3 Nguyên lý xoá băng từ 41 Kết luận 42 Tài liệu tham khảo 43 Mở Đầu Trong cách mạng khoa học công nghệ nay, ngành liên quan đến vật lý chất rắn đà đóng vai trò quan trọng Trong đó, khoa học vật liệu nghiên cứu vật liệu từ mũi nhọn quan trọng, đà tạo đóng góp cách mạnh mẽ vào nhiều ngành mũi nhọn nh điện tử, công nghệ thông tin, du hành vũ trụ, lợng từ, Thực tế thấy đợc nhiều trang thiết bị, máy móc phục vụ sống hàng ngày đà sử dụng vật liệu từ vật lý tợng từ nh loa phát thanh, micro, tivi, đến trang thiết bị, máy móc đại phục vụ nghiên cứu khoa học nh lĩnh vùc kh¸c nh y häc, sinh häc,…cịng sư dơng chóng cách linh hoạt nghiên cứu tìm hiểu khái niệm, đặc trng tợng từ tính chất vật liệu từ kiến thức bản, cần thiết để bớc đầu tiếp cận với vật lý công nghƯ cđa khoa häc vËt liƯu Trong sè c¸c hiƯn tợng từ vật liệu từ tợng sắt từ vật liệu sắt từ có nhiều ứng dụng Đặc biệt số nhóm vật liệu từ cứng Nd-Fe-B hợp kim có cấu tróc t¬ng tù cã nhiỊu tÝnh chÊt tõ lý thó nhiều ứng dụng rộng rÃi Vì vậy, cấu trúc tính chất từ nhóm vật liệu đà đợc nghiên cứu nhiều Khi thay phần thêm vào hợp kim số nguyên tố khác, nhà khoa học đà thu đợc nhiều tính chất từ cứng đáng quan tâm nh lực kháng từ HC, tích lợng từ cực đại (BH)max, cảm ứng từ d Br tăng cao Nh đà nói trên, vật liệu từ nói chung vật liệu từ cứng nói riêng có khả ứng dụng cao đời sống khoa học, công nghệ Vì cần tìm hiểu vấn đề nh khả thơng mại hóa sản phẩm kết nghiên cứu ngành khoa học vật liệu để phát triển ngành khoa học kinh tế thị trờng Từ lý nêu mà chọn đề tài nghiên cứu khóa luận tốt nghiệp là: Tìm hiểu tính chất mét sè øng dơng cđa vËt liƯu tõ cøng Nd-Fe-B” Mục đích khóa luận nghiên cứu tìm hiểu đặc điểm cấu trúc tinh thể, tính chất từ số ứng dụng quan trọng vËt liƯu tõ cøng nỊn Nd-Fe-B CÊu tróc cđa khãa luận phần mở đầu phần kết luận, nội dung đợc trình bày chơng Chơng 1: Giới thiệu từ học vật liệu từ Chơng 2: VËt liƯu tõ cøng Nd-Fe-B Ch¬ng 3: øng dơng cđa vật liệu từ cứng Nd-Fe-B Mặc dù đà có nhiều cố gắng với mong muốn có đợc khóa luận tốt nghiệp đạt chất lợng tốt song trình độ thời gian hạn chế nh lần tiếp cận với công việc nghiên cứu khoa học chắn không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đợc ý kiến đóng góp thầy giáo, cô giáo bạn độc giả để khóa luận đạt chất lợng tốt Vinh tháng năm 2009 Tác giả Chơng Giới thiệu từ học vật liệu từ I Các khái niệm 1.1 Từ học tợng từ Tõ häc lµ mét ngµnh vËt lý häc víi chức nghiên cứu tính chất từ vật liệu nhằm giải thích tợng từ xảy đời sống tìm vật liệu từ phục vụ đời sống, khoa học công nghệ Hiện tợng từ tợng mà thông qua vật liệu tác động lẫn thông qua lực hút lực đẩy gây ảnh hởng lên vật nhiễm từ khác Lực tơng tác hai cực từ có độ lớn m1, m2 tuân theo biÓu thøc:  mm r F  22  r 4 r  (1.1) 1.2 VËt liÖu tõ vµ ngn gèc tõ tÝnh cđa vËt liƯu Vật liệu từ vật liệu bị từ hóa nhiều hay chúng đợc đặt từ trờng Từ tính vật liệu từ khác tïy thc vµo cÊu tróc tõ cđa chóng Ngn gèc từ tính vật liệu chuyển động điện tích vật liệu Đây cách hiểu đơn giản nguồn gốc từ tính vật liệu từ Ta xét nguyên tử có điện tử chuyển động Hình 1.1 Mômen từ nguyên tử điện tử theo mẫu Bohr [4] quanh hạt nhân theo mô hình Bohr Điện tử có vận tốc v, chuyển động quỹ đạo bán kính a (hình 1.1) Lúc đó, mô men từ sinh chuyển động cđa electron lµ m  IS  ev a eva 2a (1.2) Mặt khác, mômen động lợng electron L (1.3) Theo mô hình Bohr th× L n Suy = meva va  n me (n = 1, 2, 3, 4,….) (1.4) Thay (1.4) vào (1.2) ta đợc n e m e n  n B me 2me (1.5) Víi B  e 9,274.10  24 Am 2me  B 9,274.10 21 (trong hệ đơn vị SI) hay erg (trong hệ đơn vị CGS) gọi Magneton Bohr G đợc dùng làm đơn vị mô men từ nguyên tử Đây cách môt cách tính toán vỊ ngn gèc cđa tõ trêng vËt liƯu ®ã chuyển động quỹ đạo điện tử Tuy nhiên, vật lý đại rằng, có đóng gãp cđa spin cđa electron vµo tõ tÝnh cđa vËt chất [2] 1.3 Các đại lợng đơn vị thờng dùng nghiên cứu vật liệu từ Để thuận tiện cho toàn trình nghiên cứu, trình bày tài liệu tìm hiểu đại lợng đơn vị thờng dùng vËt liƯu tõ Cêng ®é tõ trêng ( H ): Chỉ độ mạnh yếu từ trờng, không phụ thuộc vào môi trờng xung quanh Cờng độ từ trờng có đơn vị A/m (trong hệ SI) Oe (trong hệ CGS) Lực kháng từ (HC): Là giá trị cờng độ từ trờng cho phép triệt tiêu từ độ (hoặc cờng độ từ trờng) mẫu vật từ Thực tế, lực kháng từ tồn vật liệu có 10 thể dạng vô định hình Sơ đồ chế tạo theo phơng pháp Sol-Gel tóm tăt nh sau: Dung dịch Sol Gel Xerogel Ôxít phức hợp Phơng pháp sol-gel phơng pháp linh hoạt ngời ta điều khiển đợc trình tạo Gel, trình sấy nung để tạo vật liệu có tính chất nh mong muốn Phơng pháp cho phép tổng hợp ôxít phức hợp siêu mịn (đến cỡ nanô mét), có tính đồng cao, độ tinh khiết hoá học lớn tính chất bề mặt tốt Dùng phơng pháp để chế tạo pha tinh thể có kích thớc hạt cỡ nanô mét mà chế tạo vật liệu dạng sợi, khối, màng mỏng 46 Chơng ứng dụng vật liệu từ cứng Nd-Fe-B Vật liệu từ cứng mà đặc biƯt lµ Nd-Fe-B cã rÊt nhiỊu øng dơng khoa học kĩ thuật mà ta liệt kê nh nam châm vĩnh cửu, đĩa từ, băng từ, nam châm đất hiếm, môi trờng ghi từ ổ đĩa cứng v.v Sau ta tìm hiểu số ứng dụng bản, phổ biến I Nam châm đất Hình 3.1 hình ảnh số dạng nam châm mà ta thờng gặp đời sống thiết bị điện tử 1.1 Nam châm loại tạo mầm Hình 3.1 Nam châm vĩnh cửu, ứng dụng vách đômen hạt di thờng gặp vật liệu từ cứng [4] chuyển tơng đối dễ dàng trạng thái khử từ nhiệt hạt từ Trong nam châm loại tạo mầm có nhiều đômen Khi bị từ hóa, giá trị từ trờng bé, vách đômen đà dễ dàng di chuyển làm đômen thuận lợi đợc mở rộng, từ độ mẫu tăng nhanh, độ từ thẩm giai đoạn lớn Quá trình từ hóa giai đoạn có tính thuận nghịch cao Khi trờng tiếp tục tăng mẫu nhanh chóng tiến đến trạng thái bÃo hoà Khi từ trờng đợc tác dụng theo chiều ngợc lại trình khử từ diễn mạnh từ trờng đạt đến giá trị H N, tức mầm đảo từ bắt đầu hình thành phát triển Để có lực kháng từ cao đòi hỏi dịch chuyển vách đômen phải đợc ngăn cản 47 biên hạt, điều kiện yêu cầu tiên nam châm loại tạo mầm Mặt khác, để thu đợc lực kháng từ tốt cần phải tác dụng vào nam châm trờng bÃo hòa dơng cực đại Hsmax, từ trờng đủ mạnh để làm tất vách đômen mẫu bị triệt tiêu, lý từ trờng bảo hòa nhỏ Hsmax tồn các đômen có từ độ ngợc hớng với véctơ từ độ bÃo hòa Sau áp dụng từ trờng có độ lớn đạt Hsmax việc hình thành mầm đảo từ đòi hỏi từ trờng H âm H N NÕu HN > Hp, sù khư tõ hoµn toµn chØ xảy H HN, nghĩa trờng hợp lực kháng từ HN Tuy nhiên, có chế khác, giả sử mầm đảo từ đà đợc hình thành biên hạt (tại nơi có bất đồng từ lớn) nhng Hp > HN Hình 3.2 Minh họa dạng số mầm đảo từ tâm ghim vách đômen (a) Các phát triển Trong vùng từ tr- tâm nằm vách phẳng, (b) Các tâm dạng (c) tâm tròn ờng Hp > H > HN Từ trờng đặt mặt phẳng y-z, vách đômen di trạng thái ghim vách đômen chuyển theo hớng x [11] trì H > Hp Trờng hợp mô tả nh chế ghim vách đômen không đồng Trong vùng từ trờng H xác định Hp > H > HN từ độ khác không nhiều, lý thể tích mầm (có từ độ ngợc hớng với từ độ đô men) nhỏ hầu nh bỏ qua so với thể tích toàn hạt Việt Nam, đà chế tạo đợc sản phẩm hữu dụng từ nam châm đất hiếm, nhng có thực tế 48 phần lớn nguyên liệu để sản suất nam châm đất phải nhËp khÈu tõ níc ngoµi (chđ u tõ Trung Qc ấn Độ) Do vậy, khó để sản suất với số lợng lớn Theo GS TS Đỗ Minh Nghiệp (Trung tâm nghiên cứu Vật liệu học trờng ĐHBK Hà Nội) thì: Thực tế, thị trờng nớc ta có nhu cầu nam châm đất Tuy nhiên, nhu cầu phân tán cần Viện nghiên cứu khoa học đáp ứng đủ nhu cầu Những sản phẩm hàng tiêu dùng nh : Tivi, tủ lạnh, đài cần đến nam châm đất nhng nhập thiết bị hay toàn dây chuyền nớc lắp ráp nên nhu cầu lĩnh vực hầu nh Cho nên nói rằng, cha có động lực để phát triển ngành vật liệu 1.2 Nam châm loại ghim vách đômen Trong nam châm loại ghim vách đômen, trình từ hoá diễn theo chế khác trên, vách đômen bị ghim giữ bất đồng từ hạt nên di chuyển bên hạt Sự bất đồng từ tác động nh tâm ghim vách đômen làm chúng dịch chuyển dó đảo từ bị ngăn cản, ngoại trừ thay đổi nhỏ từ độ vách đômen bị uốn cong Các dạng tâm ghim vách đômen đợc minh họa hình 3.1.1 Trong trờng hợp di 49 chuyển vách xảy cờng độ từ trờng đủ mạnh tức cờng độ trờng vợt trờng lan truyền HP Sự ngăn cản dịch chuyển vách đômen tâm ghim vách làm cho việc từ hoá mẫu khó khăn hơn, cụ thể từ độ mẫu tăng chậm từ trờng nhỏ tính thuận nghịch thấp Sự đảo từ xảy từ trờng ngợc chiều đủ lớn (H Hp HN) mẫu chịu chế ghim vách đômen giống nh trình từ hoá ban đầu Trong trờng hợp lực kháng từ trờng lan truyền vách Hp trình đợc mô tả hình 3.1.1.c Xử lý mẫu nhiệt độ thấp làm xuất kết tủa nhỏ bên hạt, vị trí đóng vai trò tâm ghim vách đômen làm lực kháng từ cao Nam châm thiêu kết Nd2Fe14B, nam châm SmCo5 thuộc loại tạo mầm II Môi trờng ghi từ ổ đĩa cứng Hình 3.3 hình ảnh ổ đĩa cứng - thiết bị thiếu máy tính Càng ngày, với phát triển vật liệu từ thiết bị đợc nâng cấp dung lợng nhớ tốc độ truy cập liệu Ta tìm hiểu thiết bị quan trọng để thấy đợc vai trò vật liệu từ cứng Hình 3.3 ỉ ®Üa cøng øng dơng quan träng cđa vËt liƯu tõ cøng [15] 50 2.1 CÊu tróc cđa ỉ ®Üa cứng Bộ khung phận khí quan trọng với hoạt động xác ổ đĩa cứng Khung cần phải cứng tạo nên vững để lắp phận khác, thờng làm nhôm đúc plactic Đĩa từ (môi trờng ghi từ cho ổ đĩa cứng) thờng đợc làm nhôm, thuỷ tinh sứ cso có tráng lớp vật liệu từ cứng hai mặt đĩa sau đánh bóng lớp bảo vệ đảm bảo cho khả lu trữ tốt không bị nhả từ nh thiết bị đọc ghi từ tính khác, mặt đĩa từ đợc gắn số hiệu 0, 1, Chất lợng ổ đĩa cứng phụ thuộc chủ yếu vào độ bền khả lu liệu lớp vật liệu từ Một ổ đĩa cứng gồm nhiều đĩa từ xếp chồng lên ghép nối với mô tơ quay, trớc xếp đĩa đợc lắp cố định vào khung, cấu đầu từ đợc ghép vào đĩa, dung lợng ổ đĩa cứng khoảng nhiệt độ mà ổ đĩa hoạt động ổn định phụ thuộc vào chất lợng lớp vật liệu từ đợc tráng Hiện nay, giới hạn mật độ lu trữ đĩa từ khoảng 37,5 GB/inch2 (hình3.4) Các đầu đọc, ghi ổ đĩa cứng trớc đợc chế tạo giống nh ổ đĩa mềm gồm lõi sắt mền đến 34 vòng dây mảnh, đầu có kích thớc lớn nặng Hiện nay, đầu từ đà dùng loại đầu từ màng mỏng, đợc cấu tạo nh vi mạch dùng công nghệ quang hoá có kích thớc nhỏ thời gian dịch chuyển nhanh Các đầu đọc, ghi đợc gắn vào cánh tay kim loại dài đợc điều khiển mô tơ Các vi mạch tiền khuếch đại đầu từ thờng đợc gắn vi 51 mạch in nhỏ nằm dịch chuyển đầu từ Cấu trúc đợc bọc kín hộp đĩa Bộ dịch chuyển đầu từ nhiều loại đĩa sử dụng mô tơ cuộn dây di động gọi mô tơ cuộn dây quay để điều khiển chuyển động đầu từ Thách thức lớn việc điều khiển đầu từ giữ cho tâm rÃnh mong muốn Quá trình điều khiển đầu từ theo rÃnh gọi phơng pháp servo đầu từ Hệ thèng servo sư dơng sư dơng sù lƯch pha c¸c xung tín hiệu rÃnh kế cận để xác định đầu từ có đặt rÃnh hay không Thông tin servo dành riêng đợc ghi đĩa từ dự trữ Thông tin servo nhúng đợc mà hoá hành chùm liệu ngắn đặt sector Hình 3.4 Cấu tạo đĩa từ (a) cách bố trí đầu đọc, ghi(b) [15] Mô tơ trục quay yếu tố để (a) đánh giá chất lợng ổ đĩa cứng tốc độ đĩa từ lớt qua dới (a) (b) đầu đọc (ghi) Đĩa từ lớt qua đầu đọc với tốc độ cao Tập đoàn máy tính IBM đà sản xuất ổ cứng với tốc độ quay đĩa từ dới đầu đọc 1200 vòng/phút Hiện nay, tốc độ khoảng 10.000 vòng/phút 52 Các mạch điện tử ổ đĩa cứng phận mà nhìn thấy nhìn thẳng vào ổ cứng ổ đĩa cứng đợc điều khiển mạch điều khiển tơng đối phức tạp chứa tất mạch để truyền tải tín hiểu điều khiển liệu tới giao diện vật lý riêng Bo mạch bao gồm bé chip controller, chip Input/Output, bé nhí ®Ưm, mét ỉ cắm nguồn 5, 12 v chân cắm chuẩn 39/40 chân Bộ nhớ đệm cao tốc độ truy xuất liệu ổ đĩa cứng nhanh, xác Chúng ta thờng gặp kiểu đệm ổ cứng đệm cứng, đệm mềm, đệm riêng Buffers 2.2 Các khái niệm ổ cứng RÃnh: Có thể coi mặt đĩa cứng trờng hai chiều cao rộng (hình 3.5) Theo kiểu hình học tín hiệu đợc ghi vào vòng tròn đồng tâm phân bố từ trục quay tới rìa đĩa, vòng tròn đồng tâm đĩa đợc gọi rÃnh, rÃnh đợc đánh số từ vào Thông thờng đĩa có từ 312 đến 1204 rÃnh, dung lợng rÃnh tăng dần từ Cung từ: Mỗi rÃnh vòng tròn liệu có tâm tâm trục quay đĩa từ rÃnh chia thành nhiều cung ngời ta gọi cung cung từ Đây vùng vật lý chứa liệu nhỏ ổ cứng kể vả đọc ghi, thông thờng cung từ chứa 512 byte 53 Hình 3.5 mô hình rÃnh cung từ [15] liệu, rÃnh phía chứa nhiều cung từ rÃnh phía gần trục đĩa từ Cung từ có cấu trúc bao gồm thông tin (lu trữ thông tin vị trí đầu đọc), góc rỗng (cung cấp cho đầu đọc, ghi khoảng thời gian định để chuyển từ việc đọc liệu cung từ sang ghi liệu, đọc liệu đầu từ bỏ qua góc rỗng), liệu góc rỗng mở rộng (cung cấp cho đầu đọc, ghi khoảng thời gian định để chuyển từ việc ghi liệu sang việc đọc liệu cung từ) Từ trụ gồm rÃnh bán kính nằm mặt đĩa khác 2.3 Tổ chức liệu ổ đĩa cứng * Bit: Là đơn vị lu trữ liệu nhỏ lu trữ hai giá trị * Byte: byte = bit * Kilobyte (Kbyte): Kbyte = 1024 byte * Megabyte (Mbyte): Mbyte = 106 byte * Gygabyte (Gbyte): Gbyte = 103 Mbyte = 109 byte * Tetrabyte (Tbyte): Tbyte = 103 Mbyte = 1012 byte * Nh đà trình bày byte gåm nhiÒu bit, mét cung tõ chøa nhiÒu byte, mét r·nh gåm nhiỊu cung tõ vµ mét tõ trơ gåm nhiều rÃnh đồng trục bán kính Thật ra, đơn vị lu trữ liệu ổ đĩa cứng chuỗi dài đơn vị bit (các giá trị 1) từ chỗ đầu đọc bắt đầu đọc/ghi điểm cuối mà đầu đọc đọc/ghi đợc III Băng Từ 3.1 Cấu trúc băng từ 54 Trong năm qua vËt liƯu tõ ngµy cµng quan träng lÜnh vùc lu trữ thông tin Trong linh kiện bán dẫn dùng làm nhớ sơ cấp băng từ lại có khả lu trữ lợng thông tin lớn với giá thành thấp nhiều Ngày nay, ngành công nghiệp truyền truyền hình hy vọng nhiều vào băng từ để nâng cao chất lợng trơng trình audio video Các liệu âm hình ảnh đợc lu, giữ lại khu vực nhỏ môi trờng lu trữ từ gọi dải băng từ Dải băng từ đợc cấu tạo dải nhựa polyme mềm, dẻo, nhẹ đợc phđ mét líp vËt liƯu tõ cøng díi d¹ng bét mịn nhỏ dới dạng kim hình que cho trục dài hạt song song với hớng chuyển động dải băng qua đầu từ Mỗi hạt đơn đô men, từ hoá cho mômen từ năm dọc theo trục sau từ hoá hớng độ lớn mômen từ thay đổi Sau dải băng từ đợc tráng lớp bảo vệ để đảm bảo khả lu trữ không bị nhả từ trình làm việc Chất lợng băng từ đợc định chất lợng lớp vật liệu từ cứng đà sử dụng Khi băng cha đợc ghi tín hiệu lớp vật liệu từ cứng trạng thái khử từ, mômen từ hạt từ định hớng hỗn loạn mặt lớp nhựa polime Sau tráng lớp bảo vệ dải băng đợc quấn trục xoay đảm bảo mô tơ đầu từ quay dải băng lớt dới đầu từ với vận tốc không đổi Việc ghi, xoá băng từ đợc thc thực nhờ đầu từ Đó cuộn dây quấn xung quanh lõi (làm vật liệu nam châm) có xẻ khe nhỏ Bản chất trình trao đổi liệu với băng từ việc dùng từ trờng tác động vào lớp bột vật liệu từ cứng dải băng từ nhằm định hớng lại 55 xếp mômen từ hạt lớp bột Cụ thể trình ghi, đọc, xoá băng từ đợc mô tả nh sau: 56 3.2 Nguyên lý ghi, đọc, xoá băng từ 3.2.1 Nguyên lý ghi băng từ Băng trắng đợc cho chuyển động lớt dới đầu ghi với tốc độ ổn định Tín hiệu cần ghi đợc khuếch đại biến thành tín hiệu cao tần có độ nét cao Chúng đợc đa vào cuộn dây làm lõi từ sinh Hình 3.6 Nguyên lý ghi băng từ [7] từ trờng qua khe Từ trờng từ hoá khu vực nhỏ băng từ phía dới đầu từ theo tín hiệu cần ghi Khi ngắt từ trờng từ hoá lu lại tín hiệu đợc lu trữ ( hình 3.6) 3.2.2 Nguyên lý đọc băng từ Dải băng từ lớt dới đầu từ với tốc độ tốc độ dải băng lớt dới đầu từ ghi Tõ trêng cđa líp vËt liƯu tõ cøng díi khe hẹp đầu từ tạo điện áp hai đầu cuộn dây đầu đọc giống với điện áp tín hiệu ghi phù hợp với định luật Faraday(hình 3.7) 57 Hình 3.7 Nguyên lý đọc băng từ [7] 3.2.3 Nguyên lý xoá băng từ Hình 3.8 Nguyên lý xoá băng từ [7] hai đầu cuộn dây đầu từ tạo từ trờng mạnh Dải băng Điện áp xoay chiều đợc đa đến từ đợc lớt dới đầu từ, từ trờng mạnh mà đầu từ sinh sÏ lµm mÊt trËt tù cđa líp bét phÝa díi khe hĐp Mäi tÝn hiƯu ghi tríc ®ã đợc xóa (hình 3.8) Kết luận Với mục đích đề tài đợc đặt ra, kiến thức có đợc giảng đờng qua thời gian nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu khoá luận đà thu đợc số kết sau: Đà trình bày cách tóm tắt khái niệm tợng từ, vật liệu từ loại vật liệu từ nh số đặc trng chúng Tìm hiểu cách cụ thể cấu trúc tính chất từ nhóm vật liệu từ Nd2Fe14B Tìm hiểu tơng tác trao đổi nguyên tử, phụ thuộc từ độ vào nhiệt độ vật liệu từ cứng Nd2Fe14B sở lý thuyết trờng phân tử dới góc độ thực nghiệm Cơ chế đảo từ lực kháng từ vấn đề quan trọng vật liệu từ cứng Nd-Fe-B đợc trình bày Tìm hiểu số phơng pháp tạo mẫu thờng dùng với vật liệu từ nh: tạo mẫu khối phơng pháp đúc, mẫu băng phơng pháp phun băng, phơng pháp nghiền lợng cao phơng pháp Sol - Gel Ngoµi ra, mét sè øng dơng phỉ biÕn ®êi sèng, kü tht cđa nhãm vËt liƯu tõ cứng đợc giới thiệu cách tóm tắt Do hiểu biết, điều kiện nghiên cứu đề tài thời gian có hạn nên không tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận 58 đợc góp ý chân thành, thẳng thắn thầy giáo, cô giáo bạn để khoá luận đợc hoàn thiện Tài liệu tham khảo (Các webside đợc truy cập vào ngày 04 tháng 05 năm 2009) [1] Lu Tuấn Tài (1990), Tính chất từ đặc điểm công nghệ hợp chất RE2Fe14B (RE - nguyên tố đất hiếm) dùng ,àm nam châm vĩnh cửu, luận án tiến sĩ vật lý, Trờng đại học s phạm Hà Nội, Việt Nam [2] Ngun Phó Th (2003), “VËt lý c¸c hiƯn tợng từNXB đại học quốc gia Hà Nội, Việt Nam [3] Đoàn Minh Thủy (2008), Nghiên cứu công nghệ chế tạo nam châm kết dính nguội nhanh Nd-Fe-B, Luận ¸n tiÕn sÜ ngµnh khoa häc VËt liƯu, ViƯn khoa häc VËt liƯu, Hµ Néi, ViƯt Nam [4] http://www.Vatlyvietnam.vn./soluocvetucungvatumem.htm [5] http://www.vi.wikipedia.vn./vatlieutucung.html [6] http://www.vi.wikipedia.vn./luckhangtu.html [7] http://www.hyperphysics.phy_astr.gsu.edu/hbase/audio/tape.htm l [8] Betancourt J I.(2002), “ Nanocrystalline Hard Magnetic Aloys”, Revista mexicana de fisica, 48(8) [9] Cadogan J M and Coey J M D (1984), “Crystal fields in Nd2Fe14B”, Phys Rev B, 30(12) 59 [10] Fidler J., Schrefl T (1996), “Overview of Nd-Fe-B Magnet And Coercivity (invited)”, J Appl Phys., 79(8) [11] Fidler J., Schrefl T., Hoefinger S., and Hajduga M (2004), “Recent Developments In Hard Magetic Bulk Metarials”, J Appl Phys., 16 [12] Geber R., Wright C D., Asti G (1994), “Applied Magnetism”, Kluwer Academic Publishers [13] Herbst J F., Yelon W B (1985), “Crystal And Magnetic Structure Of Pr2Fe14B And Dy2Fe14B”, J Appl Phys, 57(6) [14] Hirosawa S., Matsuura Y., Yamamoto H., Fujimura S., Sagawa M., and Yamauchi H.(1986), “ Magnetization and magnetic anisotropy of R2Fe14B measured on single csystal model”, J Appl Phys., 59(3) [15] http://www.usbyte.com/common/HDD.htm [16] Sagawa M., Fujimura S., Togawa N., Yamamoto H., and Matsuura y (1984), “New material For Permanets On A Base Of Nd And Fe”, Appl Phys., 56(6) [17] Wohlfarth E P and Buchow K H J (1988), “Ferromagnetic Materials (A Handbook On the Propertise Of Magnetically Ordered Substances), Vol 4, Elsevier Science Publishers B V., North – Holland 60 ... ứng từ d sau ngt t trng đại lợng vật liệu từ cứng thờng có giá trị nhỏ vật liệu từ mềm Nhiệt độ Curie nhiệt độ mà vật b? ?? từ tính, trở thành chất thuận từ Một số vật liệu từ cứng đợc ứng dụng. .. Trong số tợng từ vật liệu từ tợng sắt từ vật liệu sắt từ có nhiều ứng dụng Đặc biệt số nhóm vật liệu từ cứng Nd- Fe- B hợp kim cã cÊu tróc t¬ng tù cã nhiỊu tÝnh chÊt tõ lý thú nhiều ứng dụng rộng rÃi... kích thớc hạt cỡ nanô mét mà chế tạo vật liệu dạng sợi, khối, màng mỏng 46 Chơng ứng dụng vật liệu từ cứng Nd- Fe- B Vật liệu từ cứng mà đặc biệt lµ Nd- Fe- B cã rÊt nhiỊu øng dơng khoa häc kĩ thuật