L: tuổi thọ ở nhiệt độ so sánh ví dụ nhiệt độ ứng với cấp chịu nhiệt
CHƯƠNG 4 VẬT LIỆU TỪ (VLT)
4.1.4 Các quá trình khi từ hĩa sắt từ a Dị hướng từ
a. Dị hướng từ
Trong vật chất đơn tinh thể sắt từ tồn tại hướng từ hĩa dễ và khĩ . Số lượng của hướng này được xác định bằng tính đối xứng của mạng tinh thể. Khi khơng cĩ từ trường ngồi các mơmen từ của miền tự định hướng theo một trong các trục dễ từ hĩa.
Ơ cơ bản của sắt là một khối vuơng lập phương thể tâm. Hướng từ hĩa dễ trùng với cạnh của khối vuơng [100] ( hình 4.4b).Vậy trong tinh thể Fe cĩ 6 hướng từ hĩa dễ. Hướng khơng gian của đường chéo khối vuơng [111] là hướng khĩ từ hĩa.Ở Niken ,ơ cơ bản là một khối vuơng lập phương diện tâm. Hướng của đường chéo khối vuơng [111] lại là hướng dễ từ hĩa Trong khi đĩ Coban (được tinh thể hĩa ở dạng lăng trụ lục giác) chỉ cĩ hai hướng từ hĩa dễ, trùng với trục
của lăng trụ,tức là mơmen từ của miền khi khơng cĩ từ trường ngồi chỉ cĩ thể định hướng trong hai hướng phản song song. Loại sắt từ này gọi là vật liệu với một trục dị hướng từ.
Hình 4.5 Đường cong từ hố của Fe và Ni theo hướng tinh thể khác nhau Để từ hĩa mẫu tinh thể tới bão hịa dọc theo một trong số trục dễ từ hĩa cần tốn ít năng lượng hơn so với hướng khĩ từ hĩa ( hình 4.5). Năng lượng của từ trường ngồi để xoay vectơ từ hĩa của tinh thể sắt từ ở hướng dễ từ hĩa sang hướng khĩ từ hĩa được gọi là năng lượng thực tế của dị hướng từ hĩa tinh thể. Năng lượng này cĩ thể tính theo diện tích của hình giới hạn bằng các đường cong từ hĩa theo các hướng tinh thể khác nhau ( phần gạch chéo trong hình 4.5).
b. Từ trễ
Nếu sắt từ được từ hĩa tới bão hịa Bs sau đĩ ngắt khỏi trường ngồi, thì cảm ứng từ khơng trở về khơng mà vẫn cịn một giá trị nào đĩ Br, gọi là cảm ứng từ dư (hình 4.6). Để loại bỏ được từ dư cần phải cĩ từ trường trái dấu.
Hình 4.6 Đường vịng từ trễ ở các giá trị biên độ từ trường biến thiên và đường cong từ hố chủ yếu
Cường độ từ trường khử từ – Hc mà khi đĩ cảm ứng trong sắt từ tiến về khơng gọi là lực kháng từ.
Tăng cường độ trường tới giá trị lớn hơn – Hc gây ra sự từ hĩa ngược lại, lại tới bão hịa – Bs. Với biên độ từ trường ngồi khác nhau cĩ thể cĩ được họ vịng từ trễ. Vịng từ trễ khi từ thơng bão hịa gọi là vịng giới hạn. Nếu tiếp tục tăng cường độ từ trường diện tích của vịng từ trễ khơng thay đổi.
Cảm ứng từ Br vàlực kháng từ Hc là các tham số giới hạn của vịng từ trễ. Tập hợp của đỉnh các vịng từ trễ hình thành đường cong từ hĩa chủ yếu của sắt từ. Đường cong từ hĩa chủ yếu của vật liệu từ mềm ( cĩ Hc nhỏ ) khơng khác nhiều đoạn đường cong khởi đầu.
c. Từ giảo
Sự thay đổi trạng thái từ của mẫu sắt từ dẫn tới sự thay đổi độ dài và hình dạng của nĩ, hiện tượng này gọi là từ giảo. Cĩ hai loại từ giảo : tự phát và tuyến tính . Từ giảo tự phát xuất hiện khi cĩ sự chuyển tiếp vật chất từ thuận từ sang sắt từ trong quá trình làm lạnh xuống dưới nhiệt độ Quiri.
Từ giảo tuyến tính được đánh giá bằng giá trị biến dạng mẫu theo hướng của từ trường:
l l
Δ =
λ . Giá trị của λ phụ thuộc vào loại cấu trúc, hướng tinh thể, cường độ từ trường và nhiệt độ.
Từ giảo tuyến tính cĩ thể dương hoặc âm, tức là kích thước mẫu theo hướng của từ trường khi từ hĩa cĩ thể tăng hoặc giảm. Trên (hình 4.7) là quan hệ của hệ số từ giảo tuyến tính với cường độ từ trường của các đa tinh thể sắt từ như Fe.Ni,Co. Biến dạng từ giảo xuất hiện ở từ trường bão hịa của mẫu gọi hằng số từ giảo λs. Như vậy từ giảo,cũng như sự dị hướng tinh thể, gây khĩ khăn cho quá trình từ hĩa sắt từ ở trường yếu. Vì vậy vật liệu từ cĩ hằng số dị hướng và hằng số từ giảo thấp sẽ cĩ hệ số từ thẩm cao.
Hình 4.7 Sự phụ thuộc biến dạng từ giảo của đa tinh thể Fe, Ni, Co với cường độ từ trường ngồi
Trên hình 4.7 trong trường yếu sắt và niken cĩ dấu của hằng số từ giảo khác nhau. Điều này được sử dụng để tạo ra hợp kim của Fe và Ni là loại permaloi cĩ độ từ thẩm ban đầu cao . Trong Permaloi chứa khoảng 80% Ni, hệ số từ giảo theo tất cả hướng tinh thể chủ yếu gần bằng 0.
Hằng số từ giảo giảm xuống khi đốt nĩng sắt từ và sẽ giảm về 0 tại nhiệt độ chuyển tiếp vật chất vào trạng thái thuận từ (điểm Quiri)