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 ls,
знак величины l ss определяет зависимость M. от напряжения
и магн. поля.
В ряде инварных сплавов и редкоземельных
сплавов и соединений, особенно вблизи температур 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 функция распределения векторов Ms всех доменов образца.
У ряда магнетиков в сравнительно слабых полях можно наблюдать уменьшение модуля
ЕН 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 температур T выше температуры Кюри
модуль E обычно меняется с температурой 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
Es 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 температуры 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).
Г. И. Катаев