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Barkhausen signal and magnetoelastic properties in soft magnetic materials = 연자성 재료에서의 바크하우젠 신호 및 자기탄성 특성
서명 / 저자 Barkhausen signal and magnetoelastic properties in soft magnetic materials = 연자성 재료에서의 바크하우젠 신호 및 자기탄성 특성 / Dong-Young Kim.
저자명 Kim, Dong-Young ; 김동영
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 1994].
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초록정보

Barkhausen signal(BS) and harmonics during half hysteresis loop and the magetostriction and elastic moduli at low magnetic field has been investigated as a function of magnetizing angle θ between [001] and applied field direction in grain oriented (110)[001] 3% SiFe, and applied tensile stress in as-quenched $Fe_81B_13.5Si_3.5C_2$ (2606SC) amorphous Metglas, respectively. For grain oriented (110)[001] 3% SiFe, the fields of second harmonic peaks at knees of hysteresis (B-H) loop relate to the nucleation and annihilation field, $H_n$ and $H_a$, respectively. The field interval of the second harmonic peaks is approximately described as $ΔH_{n, a}=2NM_s(θ)$. As the θ increase, the BS profile changes from double to triple peaks. The two side peaks (SP1 and SP2) on the BS profiles at knees of B-H loop are attributed to the domain nucleation and annihilation, because side peaks correspond to the peaks of the second harmonics. The side peaks on BS are discussed by the nucleation and annihilation of the 90˚ and 180˚ domain wall inside the volume fraction of main and closure domains. The center peak(CP), which is proportional to the ac susceptibility near zero field, due to the transformation of 180˚ main domains to closure domains. The magnetostriction along the field direction formulated in terms of the magnetostriction in $λ_[001]$ and $λ_[110]$ is explained by modified model for the volume fraction of the transferred closure domains from the [001] direction. The Young's and longitudinal modulus measured by the resonance method are discussed by the pure elastic characteristics at low magnetic field, and the anisotropy of these moduli are well fitted using the elastic constants for the iron crystal having the cubic structure. For as-quenched $Fe_81B_13.5Si_3.5C_2$ Metglas the two stages variation of the initial permeability, second harmonics and $(BS)_tot$ with tensile stress reflects that the volume fraction of longitudinal domains along the stress direction increases up to 20 MPa (stage I) and then remains constant with further stressing, $υ_1(δ)\thickapprox1$(stage II). Barkhausen signal(BS) profile changes from single to double peaks with applied tensile stress. The peaks on the BS profiles are attributed to the domain nucleation and annihilation, which is confirmed from the second harmonic peaks under various stresses. The total BS activity during a half B-H loop with tensile stress can be characterized by $(BS)_tot ∝ e^βσ$ relationship. The analysis of the $(BS)_tot$ in the stage II showed that the number of domains involved in the domain nucleation/annihilation is proportional to $\sqrt{σ}$. The magnetic field dependence of the Young's modulus, E(H), Poisson's ratio, υ(H), and shear modulus, G(H), for as-quenched amorphous materials are presented, introducing the macroscopic variables; the volume fraction of transverse magnetic domain υㅗ and the direction of internal stress $σ_i$. The stress dependence of ΔE effect for as-quenched 2605SC sample are fitted by our modeling for the ΔE effect, and the decrement of the volume fraction of transverse domains υㅗ(σ) are predominantly affect the change of the ΔE effect as a function of applied tensile stress.

자화 과정동안 자구들의 변화에 의한 고조파, 바크하우젠 신호 (BS), 자기 탄성특성등에 관하여, 연자성 재료인 3% SiFe에서는 자화방향과 [001] 방향 사이의 각도 의존성을 그리고 비정질 $Fe_{81}B_{13.5}Si_{3.5}C_2$ (2606SC)에서는 인장 응력 의존성을 각각 연구하였다. 입도가 정열된 (110)[001] 3% SiFe에서 자화 곡선의 knees에서 첨두치를 나타내는 2차 조화파는 자구의 생성과 소멸이 일어나는 자장과 관련되었으며, 두 첨두치 사이의 간격은 θ=55˚에서 최소를 보이는 $ΔH_n,α\approx2NM_s(θ)$의 근사식으로 표현되었다. 자장에 따른 BS는 자화 각도 θ가 증가하면서 두개의 첨두에서 세개의 첨두를 보이는 양상으로 변화되었다. 자화 곡선상의 knees에서 일어나는 두 외곽의 BS 첨두치들 인 SP1과 SP2는 자구의 생성과 소멸시 발생되는 비가역적인 자화량 변화에 기인하며, 주자구(main domain) 와 부자구 (closure domain)들 로 구성된 90˚와 180˚ 자벽 에너지의 상호작용으로 설명되었다. 또한 저자장($H\approxO$) 에서의 BS 첨두치인 CP는 주자구가 부자구로의 변환될 때 일어나는 신호들로써 초기 투자율에 비례함을 보였다. 외부인가 자장 방향으로의 자왜는 $λ_[001]$과 $λ_[110]$으로써 기술되는 데, 본 연구에서는 주자구가 부자구로 변환되는 부피비에 대한 새로운 모델을 사용하여 실험결과와 일치함을 보였다. 공명법으로 측정된 영율 및 횡탄성율들은 bcc 구조를 갖는 철(Fe)결정의 탄성 계수들을 이용함으로써 자화 각도 에 따른 이방성을 비교분석하였다. 비정질 $Fe_81B_13.5Si_3.5C_2$ Metglas에서 응역에 따른 초기 투자율, 2차 조화파 및 $(BS)_tot$은 20 MPa를 기점으로 두 단계의 서로 다른 양상을 보이는데 이는 횡방향의 자구부피비가 20 MPa (stage I)까지는 증가하다가 그 이상의 응력하(stage II) 모든 자구가 리본의 길이 방향으로 배열되었음을 나타내준다. 즉 $υ_1(σ)\approx1$. 이중 $(BS)_tot$은 응력에 따라 지수함수적인 증가를 보였으며 $((BS)_tot∝e^βσ)$ 두 단계에 대한 지수계수는 각각 $β_1=1.76×10^{-2}$ 및 $β_2=1.67×10^{-3}$을 나타냈다. 또한 20 MPa 이상의 응력하에서는 생성 및 소멸되는 자구의 수가 응력의 제곱근에 비례한다는 결과를 보였다. 잔류응력 $σ_i$ 및 종방향의 자구부피비 υㅗ를 고려함으로써, 영율, 포아송비 및 종탄성율들을 모델화 하였으 며, ΔE effect의 응력의존성은 종방향의 자구부피비인 υㅗ(σ)의 응력에 따른 감소에 의하여 가장 크게 영향을 받는다는 것을 제시하였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DPH 94023
형태사항 vi, 112 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 김동영
지도교수의 영문표기 : Ho-Chul Kim
지도교수의 한글표기 : 김호철
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 물리학과,
서지주기 Reference : p. 106-109
주제 자기 탄성 효과. --과학기술용어시소러스
연자성 재료. --과학기술용어시소러스
Barkhausen effect.
Magnetostriction.
Magnetic materials.
Barkhausen 효과. --과학기술용어시소러스
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