|
| |
|
Слаботочка Книги (Я = 575 эрстед). Эти кривые показывают, что модуль упругости в размагниченном состоянии имеет заниженное значение; с возрастанием темпера-
Рис. 88. Температурная зависимость модуля упругости сплава типа пермаллой 50% Ni, 50% Fe. туры он увеличивается вплоть до точки Кюри, после которой модуль ведет себя нормально , т. е. уменьшается с температурой. Аномалия модуля упругости снимается, если измерения его проводить в присутствии поля насыщения (на рис. 87 кривая при Я = 575 эрстед). На рис. 88 приведены результаты измерений температурной зависимости модуля упругости сплава пермаллойного типа (50% Ni, 50% Fe). Характер изменений модуля упругости этого сплава с температурой носит аналогичный характер. Поведение никеля и пермал- jr./fiM, лоя является типичным для ве-ществ, у которых аномалии модуля Е вызываются механо-стрикцией за счет ориентации Ig векторов. В этих металлах механострикция за счет парапроцесса ничтожна и почти не вызывает аномалии модуля упругости. Однако есть материалы, в которых механострикция парапроцесса имеет значительную величину. К таким материалам принадлежат сплавы типа инвар. На рис. 89 приведены кривые Е (t) сплава 42% Ni, 58% Fe, который принадлежит к инварной группе сплавов Fe-Ni. Аномальное поведение модуля упругости в этом случае не может быть полностью объяснено механострикцией.  1-ЛЗзрстеЗ 3-0 О 100 гоо ж т tS Рис. 89. Температурная зави- симость модуля упругости инварного сплава 42% Ni, 58% Fe. Происходящей за счет ориентации 1 областей, ибо, как вытекает из данных, приведенных на рис. 89, даже в сильных полях указанная аномалия целиком не снимается. Последняя в этом сплаве должна быть приписана в основном механострикции парапроцесса, на которую магнитное поле оказывает незначительное влияние. К последнего типа материалам относится также известный в практике сплав 35-37% Ni, 10-12% Cr и 55-51% Fe, называемый элинваром. Элинвар обладает весьма малым температурным коэффициентом модуля упругости, благодаря чему он получил широкое применение в точном приборостроении; природа упругих аномалий элинвара чисто ферромагнитная. § 4. Аномалии теплового расширения в ферромагнитных металлах Магнитострикционные изменения размеров тела, сопутствующие нагреванию ферромагнетиков (см. гл. II, § 1), обу-. словливают возникновение аномалий теплового расширения. Эти аномалии часто бывают ШЕтолько велики и своеобразны, что к ферромагнитным металлам становится почти совершенно неприменимым правило Грюнайзена (см. ниже). Рассмотрим этот вопрос подробнее. Как известно, причина теплового расширения твердых тел состоит в том, что с гювышением температуры увеличивается амплитуда колебаний атомов в решетке. В теории твердого тела показано, что если эти колебания являются строго гармоническими, то 01ш не могут привести к тепловому расширению металла, ибо средние отклонения атомов от положения равновесия всегда будут равны нулю. Для объяснения теплового расширения необходимо предположить, что зависимость потенциальной энергии двух атомов в металле от расстояния между ними имеет асимметричный вид; это и приводит к ангармоничности колебаний атомов, а следовательно, к некоторому результирующему изменению размеров решетки тела при повышении температуры. Полное изменение размеров кристалла пропорционально тепловой энергии; отсюда, как естественное следствие, вытекает, что скорость расширения с повышением температуры (т. е. коэффициент объемного расширения ш) должна быть пропорциональна скорости возрастания тепловой энергии с температурой (т. е. теплоемкости CJ. Таким образом, ш Ь,С, (73) где i5>j -коэффициент пропорциональности. Соотношение (73), выражающее собой пропорциональность между теплоемкостью и объемным (или линейным) коэффициентом теплового рас-
Рис. 90. Тепловое расширение никеля вблизи точки Кюри. ширения в данном металле, носит название правила Грюнай-зена. Пользуясь им, можно найти температурную зависимость теплового расширения, если известно, как меняется с температурой теплоемкость. Так как для большинства металлов теплоемкость плавно возрастает с температурой, то согласно (73) и тепловое расширение должно также плавно расти при повышении температуры. Исследования установили, однако, что если для пара- и диамагнитных металлов это правило хорошо оправдывается, то в случае ферромагнитных металлов оно чрезвычайно сильно нарушается. На рис, 90 приведена кривая температурной зависимости линейного коэффициента расширения никеля. Как видно, здесь нет никакого плавного изменения а с температурой; наблюдается сильный выброс вверх (положительная аномалия). Отсутствие пропорциональности между а и С, требуемой соотношением (73), иллюстрируется рис. 91,  О 133 203 300 тзоо ooowo Рис. 91. Температурная зависимость коэффициента линейного расширения и удельной теплоемкости сплава Sg.io/o Ni, 40,80/о Fe. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [54] 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||