Физические основы метода магнитной памяти металла, Власов В.Т., Дубов А.А., 2004

Физические основы метода магнитной памяти металла, Власов В.Т., Дубов А.А., 2004.

   Рассмотрена история и логика развития науки о магнетизме. На основе расчетных и экспериментальных исследований дано развитие теории доменной структуры на примере чистого поликристаллического железа с позиций современных знаний квантовой физики, теории дислокаций, механики разрушений.
Показана определяющая роль дислокаций в формировании доменов, связь характеристик напряженно-деформированного состояния конструкционных материалов с плотностью дислокаций.
Впервые представлен и научно обоснован уникальный эффект - магнитопластика, лежащий в основе метода магнитной памяти металла (МПМ).
Разработана диаграмма магнито-механических состояний ферромагнетика при взаимодействии силовых и магнитных полей. Впервые дано определение границы слабых и сильных магнитных полей с позиций их энергетических взаимодействий с силовыми полями.
Установлены граничные условия и область применения метода МПМ.
Рассмотрена физическая сущность усталостной поврежденности металла и предложена модель развития процесса накопления усталостной поврежденности, открывающей возможность количественной оценки состояния материала при использовании метода МПМ и других методов.
Для специалистов по неразрушающему контролю, технической диагностике, научных сотрудников, студентов ВУЗов, для инженерно-технических работников предприятий машиностроения и различных отраслей промышленности, занимающихся вопросом обеспечения надежности при эксплуатации оборудования и конструкций.




Анализ логики и пути развития пауки о магнетизме.
Итак, стремительное развитие теоретической физики базируясь на большом количестве экспериментальных исследований, накопленных к началу XIX века, порождало новые вопросы и требовало проведения новых, более тонких экспериментальных исследований. Это было «золотое» время чистой науки, когда в результатах исследований политики еще не видели мощных средств давления на соседей. К тому же, в этот период экономическая и геополитическая ситуации позволяли всем крупным государствам развиваться уверенно и сравнительно спокойно. Поэтому ученые еще не были обременены необходимостью решать частные практические задачи в интересах одного государства. Наука была интернациональной, ученые не знали межгосударственных границ, обсуждали новые результаты, сотрудничали, ускоряя тем самым темп развития науки. Учеными руководило искреннее желание постичь истину, найти первопричину явлений. Можно сказать, для того времени был характерен некий азарт - стремление быстрее узнать: что дальше? Именно эти условия способствовали появлению выдающихся ученых-универсалов, возникновению научных школ, которые позднее могли специализироваться в различных направлениях исследований.

Наука начинает привлекать все большее количество молодых, способных к исследованиям людей, которым было у кого поучиться. Начинает выкристаллизовываться новое направление науки - квантовая физика. Все заметнее проявляется специализация ученых, да это и понятно, осмысление новых эффектов требовало проведения более тонких и более обширных исследований, требовало новой экспериментальной техники, новой технологии исследований. Новые результаты научных исследований стали осязаемо близки к практическому применению.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Предисловие.
1. Классическая теория ферромагнитных доменов.
1.1. Историческая справка о развитии теории магнетизма и ферромагнитных доменов.
1.2. Анализ логики и пути развития науки о магнетизме.
1.3. Характеристика и анализ классической теории доменов с позиций квантовой механики и практических результатов.
1.4. Элементы квантовой механики, используемые в теории магнетизма.
2. Структура кристаллов железа.
2.1. Кристаллическая решетка железа.
2.1.1. Экскурс в атомную физику.
2.1.2. Экскурс в кристаллографию.
2.1.3. Пространственная электронная схема кристаллической решетки.
2.1.4. Энергия и силы взаимодействия атомов в кристаллической решетке.
2.2. Магнитная подрешетка чистого железа.
2.2.1. Спонтанный магнетизм - начало.
2.2.2. Магнитная подрешетка железа.
2.2.3. Механические характеристики состояния магнитных слоев.
2.2.3.1. Магнитный слой - магнитная плоскость - плоскость X' Y'.
2.2.3.2. Взаимодействие магнитных слоев.
2.2.4. Экскурс в основы магнетизма.
2.2.5. Магнитные характеристики магнитной подрешетки.
2.2.5.1. Магнитный слой (плоскость).
2.2.5.2. Магнитное взаимодействие между магнитными слоями.
2.2.6. Силовые характеристики магнитного происхождения.
2.2.6.1. Магнитный слой (плоскость).
2.2.6.2. Силовое взаимодействие между магнитными слоями.
2.2.6.3. Количественная оценка силовых характеристик магнитного происхождения.
3. Доменная структура чистого железа.
3.1. Развитие теории ферромагнитных доменов.
3.1.1. Возможные расположения магнитных плоскостей и векторов намагниченности.
3.1.2. Начало формирования домена.
3.1.3. Магнитострикция.
3.1.4. Ограничения роста доменов, междоменные границы.
3.1.5. Минимальные размеры равновесного домена.
3.1.6. Энергия равновесного домена и магнитные характеристики.
3.1.7. Взаимодействие равновесных доменов при отсутствии внешнего воздействия.
3.2. Роль дислокаций в формировании доменов.
3.2.1. Возможности дальнейшего развития доменов Дефекты кристаллической решетки - необходимое условие развития доменов.
3.2.2. Виды дислокаций и характер их связи с доменами.
3.2.2.1. Конфигурация доменов при малом количестве дислокаций типа [110].
3.2.2.2. Конфигурация доменов при малом количестве дислокаций типа [010] и [100].
3.2.2.3. Конфигурация доменов при большом количестве дислокаций типа [ПО].
3.2.2.4. Конфигурация доменов при большом количестве дислокаций типа [1-10].
3.2.2.5. Изменение конфигурации равновеликих доменов при слабой деформации.
3.2.3. Связь размеров доменов с плотностью дислокаций.
3.2.3.1. Размеры доменов при краевых дислокациях типа [110].
3.2.3.2. Размеры доменов при краевых дислокациях типа [1-10].
3.2.3.3. Размеры доменов при краевых дислокациях типа [11-2].
3.2.3.4. Исследование характера изменений параметров доменной структуры при наличии комбинации дислокаций разного типа.
3.2.3.5. Аппроксимация связи размеров доменов с плотностью дислокаций аналитической функцией.
3.2.4. Энергетический потенциал краевых дислокаций.
3.2.5. Аналитическая связь намагниченности с плотностью дислокаций.
4. Взаимодействия дислокационных плоскостей между собой и с внешними полями.
4.1. Состояние междоменных границ.
4.1.1. Срединная плоская граница.
4.1.2. Боковые границы.
4.1.3. Осевая граничная зона.
4.2. Особенности воздействия на ферромагнетик внешних полей.
4.2.1. Механизм влияния внешних магнитных полей.
4.2.2. Механизм влияния силовых полей.
4.3. Связь дислокационных плоскостей с классическими дислокациями.
4.4. Количественные соотношения взаимодействующих дислокационных плоскостей.
5. Реальное чистое изотропное железо при воздействии внешними магнитными полями.
5.1. Перестройка блоков доменов монокристалла железа при намагничивании внешним магнитным полем.
5.1.1. Намагничивание вдоль кристаллографической оси (001).
5.1.2. Намагничивание вдоль кристаллографической оси (110).
5.1.3. Намагничивание вдоль кристаллографической оси (111).
5.2. Индукция намагниченности монокристалла железа - функция энергии внешнего магнитного поля и количества дислокационных плоскостей ndy.
5.2.1. Внешнее магнитное поле направлено вдоль оси легкого намагничивания.
5.2.2. Внешнее магнитное поле направлено вдоль оси среднего намагничивания.
5.2.3. Внешнее магнитное поле направлено вдоль оси трудного намагничивания.
5.2.4. Индукция намагниченности монокристалла железа.
5.3. Относительная магнитная проницаемость монокристалла железа - функция энергии внешнего магнитного поля и количества дислокационных плоскостей ndy.
5.4. Магнитные характеристики изотропного поликристаллического железа во внешнем магнитном поле.
5.4.1. Переход от монокристалла к поликристаллическому железу.
5.4.2. Зависимость индукции и относительной магнитной проницаемости от напряженности внешнего магнитного поля.
5.4.3. Сущность разделения магнитных полей на сильные и слабые. Граница сильных и слабых магнитных полей.
5.4.4. Характеристики, определяющие состояние насыщения изотропного поликристаллического железа при искусственном намагничивании.
5.4.5. Зависимость магнитных макрохарактеристик от плотности дислокаций во внешнем магнитном поле. Взаимодействие силовых и магнитных полей (начало).
6. Связь характеристик напряженно-деформированного состояния конструкционных материалов с его основными механическими характеристиками и параметрами силового поля.
6.1. Определение образа материала.
6.1.1. Материал - n-мерная термодинамическая система.
6.1.2. Определение минимально достаточного количества механических характеристик материала - мерности термодинамической системы.
6.1.2.1. Формализованный подход. Применение п-теоремы.
6.1.2.2. Физические подходы. (Рассмотрение напряженно-деформированного состояния).
6.1.2.2.1 Статическое состояние материала.
6.1.2.2.2 Динамическое состояние материала.
6.1.2.3. Реальный изотропный материал при одноосном нагружении.
6.1.3. Определение типов основных механических характеристик материала.
6.2. Оценка применимости существующих теорий и моделей механического воздействия на среду для определения аналитической связи характеристик напряженно-деформированного состояния конструкционных материалов с его основными механическими характеристиками и параметрами силового поля.
6.2.1. Теории ультразвуковых колебаний, применяемые в диагностике.
6.2.2. Теория молекулярной акустики.
6.2.3. Нелинейная теория звуковых пучков.
6.2.4. Классические модели материала, применяемые в теории прочности. Особенности феноменологического подхода.
6.2.5. Классические модели среды, применяемые в акустике.
6.3. Разработка статистических функций зависимости основных механических характеристик материала от параметров силового поля.
6.3.1. Динамическая модель материала.
6.3.2. Модули упругости и пластичности - функции механических напряжений.
6.3.3. Упругая и пластическая составляющие деформации вдоль силового поля при растяжении.
6.3.4. Коэффициент Пуассона - функция механических напряжений и основных независимых характеристик материала.
6.3.4.1. Зависимость характеристик деформации идеального кристалла от его ориентации относительно направления силового поля.
6.3.4.2. Коэффициент Пуассона реального материала - статистическая функция напряжений и макрохарактеристик материала.
6.3.5. Угол наклона плоскости скольжения - функция коэффициента Пуассона.
6.3.6. Физические причины различия сопротивляемости сжатию и растяжению.
6.3.7. Сдвиговые и поперечные деформации при силовом воздействии.
6.4. Связь параметров силового поля и механических макрохарактеристик материала с микрохарактеристиками его напряженно-деформированного состояния -плотностью дислокаций (на примере чистого поликристаллического изотропного железа).
7. Характеристики намагниченности поликристаллического железа при силовом воздействии в слабых магнитных полях.
7.1. Взаимодействие силовых и магнитных полей.
7.1.1. Энергетические соотношения взаимодействующих силовых и магнитных полей.
7.1.2. Механический эквивалент границы сильных магнитных полей.
7.1.3. Особенности намагничивания при взаимодействии силовых и магнитных полей.
7.1.4. Граница необратимости намагничивания при воздействии силовых полей.
7.1.5. Области взаимодействия силовых и магнитных полей. Магнитопластика - уникальный эффект (определение и область существования).
7.1.6. Диаграмма магнито-механических состояний ферромагнетика при взаимодействии силовых и магнитных полей.
7.1.7. Возможности и особенности диаграммы магнито-механических состояний ферромагнетика при взаимодействии силовых и магнитных полей.
7.2. Намагничивание железа в силовых полях.
7.2.1. Влияние параметров внешних полей на величину и направление результирующего вектора индукции намагничивания.
7.2.2. Влияние исходного состояния ферромагнетика на величину и характер поведения силовой и магнитной составляющих индукции намагничивания.
7.2.3. Магнитно-механическая чувствительность - основная характеристика процесса взаимодействия внешних силового и магнитного полей.
7.2.4. Теоретические исследования влияния параметров внешних силового и магнитного полей на характеристики намагниченности ферромагнетика (моделирование экспериментальных исследований).
7.2.4.1. Влияние параметров внешних силового и магнитного полей на направление и величину намагниченности (вектора индукции внутреннего магнитного поля).
7.2.4.2. Особенности намагничивания ферромагнетика при силовом воздействии во внешнем магнитном поле средней напряженности.
7.2.4.3. Проверка возможности применения диаграммы магнито-механических состояний для исследования процесса намагничивания ферромагнетика в условиях взаимодействия внешних силового и магнитного полей.
7.3. Общая и локальная намагниченности железа при силовом воздействии в малых магнитных полях.
7.3.1. Локальные и средние характеристики напряженно-деформированного состояния материалов.
7.3.1.1. Еще раз о напряжениях и деформациях - характеристиках НДС.
7.3.1.2. Поведение пластичных материалов в постоянных или медленно меняющихся силовых полях.
7.3.1.3. Поведение материалов при циклическом нагружении.
7.3.1.4. Поведение материалов при циклическом нагружении. Физическая сущность усталостной поврежденности и механизм ее накопления.
7.3.2. Возможность определения количественных характеристик напряженно-деформированного состояния железа в исследуемом объекте по параметрам собственных магнитных полей рассеяния на его поверхности.
7.3.3. Информативные характеристики локальной намагниченности поликристаллического железа в зонах, аномальных по напряженно-деформированному состоянию, при наличии малых магнитных полей.
Заключение.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Физические основы метода магнитной памяти металла, Власов В.Т., Дубов А.А., 2004 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать djvu
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу


Скачать - djvu - Яндекс.Диск.




Теги: учебник по физике :: физика :: Власов :: Дубов