Моделирование процессов перемагничивания поликристаллов с учетом магнитодипольного взаимодействия зерен

• Автор: Безниско, Евгений Иванович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 179 с. : ил.

Содержание
Введение.

Глава 1. Физические основы и модели процессов перемагничивания.

1.1. Природа процессов перемагничивания.

1.1.1. Приближение микромагнетизма.

1.1.2. Микроскопические процессы перемагничивания.,

1.1.3. Типы процессов перемагничивания.

1.1.4. Угловое распределение магнитных моментов в поликристаллах .

1.2. Междоменное взаимодействие.

1.3. Магнитные свойства поликристаллических ферритов и псровскитоподобных манганитов

1.3.1. Основные параметры ферритовых сердечников.

1.3.2. Марганецсодержащие оксиды со структурой перовскита
1.3.3. Свойства кристаллитов в магнитной керамике
1.4. Описание моделей процессов перемагничивания
1.4.1. Моделирование наноструктур и спиновых систем
1.4.2. Модели перемагничивания поликристаллических образцов
1.4.3. Самоорганизация в нелинейных системах.
1.5. Методы решений интегродифференциальпых уравнении
1.5.1. Общий вид интегродифференциальных уравнений
1.5.2. Нелинейные уравнения с вырожденными ядрами
1.5.3. Метод дифференцирования интегральных уравнений
1.5.4. Методы последовательных приближений.
1.5.5. Метод квадратур.
1.5.6. Линейные неоднородные интегродифференциальные уравнения Фредгольма
Глава 2. Экспериментальные образцы и методы их исследования.
2.1. Параметры исследуемых образцов.
2.1.1. Характеристики керамической структуры поликристаллов
2.1.2. Параметры перовскитоподобпых манганитов.
2.2. Магнитооптическая микроскопия
2.3. Методика измерения импульсных параметров.
2.4. Метод учета магнитодипольиого взаимодействия зерен.
2.4.1. Напряженность поля внутри кристаллита.
2.4.2. Вычисление средней намагниченности
2.4.3. Эффективное магнитное поле взаимодействия и динамика доменных границ.
Глава 3. Разработка модели процессов перемагничивания поликристаллов.
3.1. Основные уравнения модели перемагничивания
3.1.1. Зависимость распределения коэрцитивной силы от размеров кристаллитов.
3.1.2. Уравнения движения доменных стенок.
3.1.3. Вычисление скорости изменения относительной средней намагниченности
3.2. Алгоритм динамики процесса перемагничивания.
3.3. Описание интерфейса программы моделирования.
3.4. Обоснование выбора параметров.
Глава 4. Результаты моделирования и проверка адекватности модели
4.1. Проверка адекватности модели на основе данных натурного эксперимента
4.2. Процессы самоорганизации в системе магнитных моментов при перемагничивании поликристаллических ферритов и манганитов
4.3. Сравнение аналитических выражений с результатами моделирования
Заключение
Список литературы


Обычно с некоторой долей условности считается [9,], что в полях от нуля до слабо превышающих коэрцитивную силу мягких ферримагнетиков преобладающим механизмом является смещение доменных границ, в промежуточных полях имеет место неоднородное (некогерентпое) вращение, а в сильных полях преобладает однородное (когерентное) вращение магнитных моментов. Соотношение указанных процессов исследовано в работе []. Магнитное взаимодействие доменов (в частности, доменных структур зерен в поликристаллах) приводит, вообще говоря, к отсутствию резкой границы между соответствующими им участками кривой намагничивания [7]. В работе [] впервые было показано, что в процессах перемагничива-ния существенную роль играет перестройка доменной структуры, которой предшествует и которую завершает смещение границ доменов. Процессы вращения и смещения могут протекать обратимо или необратимо, а перестройка — необратимый процесс. Если магнитное поле мало по сравнению с эффективными полями, характеризующими обменные взаимодействия в кристалле, то значение спонтанной намагниченности можно считать постоянным [9]. В сильных, в указанном смысле, полях спонтанная намагниченность зависит от напряженности поля в результате изменения взаимной ориентации магнитных моментов подрешеток (парапроцесс) и основной. При смещении доменных границ изменение средней намагниченности тела происходит вследствие роста объёма доменов, вектор намагниченности которых имеет положительную ориентацию на направление внешнего магнитного поля (за счет объёма тех доменов, у которых проекция отрицательна). Область необратимого смещения в ферритах с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ) можно разбить на две части: подобласть 1, где с увеличением внешнего поля от границы обратимых смещений па частных циклах резко возрастает коэрцитивная сила при медленном росте максимальной индукции; и подобласть 2, в которой происходят наибольшие изменения максимальной и остаточной индукции, а коэрцитивная сила изменяется мало. Процесс перемагничивания, вызываемый смещением границ, надо рассматривать как кооперативное явление, так как в теле имеется несколько междоменных границ. Положение каждой зависит от положения всех остальных границ вследствие сильного взаимодействия между ними. Если границ доменов не существует или они не способны двигаться под влиянием поля, то перемагничивание осуществляется постепенным поворотом магнитных моментов к направлению действующего поля [7,9,]. Магнитное взаимодействие доменов (в частности, доменных структур кристаллитов) может приводить к сосуществованию процессов смещения и вращения, т. Модель неоднородного вращения строго изучена Е. И. Кондорским [] в связи с проблемой однодоменных частиц. Джорджи [], рассматривая процесс неоднородного вращения в магнитомягких ферритах, предполагает, что вращение намагниченности происходит таким образом, что перемагни-чивание происходит одновременно во всём образце, размагничивающее влияние поверхностей при этом не проявляется. Рассматривается бесконечно длинный в аксиальном направлении цилиндр, который можно считать моделью тороида, поскольку в обоих случаях размагничивающее поле равно пулю. При включении перемагничивающего поля вектор намагниченности начинает прецессировать вокруг оси цилиндра. Под влиянием затухания угол прецессии постепенно меняется от 0° до 0° и таким путём осуществляется перемагничивание. Когда в каждый момент времени намагниченность образца остаётся однородной, на поверхности цилиндра возникают магнитные полюсы, размагничивающее действие которых оказывает сильное влияние на прецессию. Напротив, в случае неоднородного вращения предполагается, что возникает какой-либо тип неоднородной прецессии, например, спиральная прецессия. Она характеризуется таким пространственным распределением направлений намагниченности в образце, при котором действие полюсов практически взаимно уничтожается. Тогда прецессия происходит почти исключительно под действием приложенного магнитного поля И. Процессы однородного вращения намагниченности подробно исследованы Ы.