|
| |
|
Слаботочка Книги \dt)m \dt прежние теоретические высказывания о природе аномалий инвара обладали тем недостатком, что в них учитывалась только одна сторона аномалии, именно, обусловленная термо-стрикцией парапроцесса. Ясно, что в общем случае должна быть учтена и величина { Соотношение (89) не поддается непосредственной проверке из-за невозможности измерить в чистом виде термострикцию. При измерении изменений размеров ферромагнетика вследствие нагревания термическое расширение, обусловленное тепловыми колебаниями атомов, и термострикция всегда наблюдаются совместно. Однако термострикцию можно оценить косвенным образом через магнитньТе величины, измеряемые на тех же образцах. Пользуясь экспериментальными данными измерений магнитострикции и намагниченности в области парапроцесса, оценим роль термострикции парапроцесса в создании аномалии теплового расширения инварных сталей. Для этого выразим в формуле (89) термострикцию через доступные для измерения магнитные величины. Пусть длина ферромагнитного тела / есть функция температуры t и величины самопроизвольной намагниченности Ig, парапроцесса (f , т. е. объемными эффектами, сопутствующими уменьшению величины Ig при нагревании, и 2) термо-стрикцией , обусловленной перераспределением век- торов самопроизвольной намагниченности при повышении температуры. Это перераспределение может возникнуть, если при нагревании ферромагнитного металла в нем, например, происходит снятие внутренних упругих напряжений, в результате чего энергетически выгодные направления для Ig областей меняют свои положения. Различные внешние факторы (например, вибрации, земное поле и пр.), действующие на тело во время нагревания, также могут вызвать перераспределение Ig областей в ферромагнитном теле. Таким образом, в общем случае можно написать: 184 АНОМАЛИИ УПРУГОСТИ и ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ [гл. IV тогда =©. +©/- Вводя обозначения I dl , 1 dl а/. / дН I dt дН ~ л получаем: где ос/-- нормальный коэффициент теплового расширения ферромагнетика. Из соотношения (90) видно, что ферромагнитная часть расширения может быть выражена через произ- 1 д\п dfg ведение трех чисто магнитных величин: - > =w д/ > измерен-ных при одних и тех же температуре и магнитном поле. Так как всегда х > О и < О, то знак ферромагнитной части коэффициента расширения должен определяться знаком Для инварных сплавов величина всегда положительна, следовательно, для них аномалия а отрицательна. Для сплава 36% Ni, 64% Fe при комнатных температурах 1 = 40. 10-10 эрстед-\ 7,j=l-10~ гаусс/эрстед и == - 2,5 гаусс/град. Величину / примем равной среднему из нормальных значений а, которые имеют компоненты сплава инвар (для никеля а = 12,\ 10~ град~, для железа а = 12,810-8 град~). В области комнатных температур в железе и никеле парапроцесс, вызываемый нагреванием, мал, поэтому можно считать, что наблюдаемые для них значения а являются нормальными . Подставляя все найденные значения в формулу (90), получаем: а? 1 10- град-К  -m~4sv Чоо 1я 1Ш W Рис. 94. 1Ш~~~Т50 iC ком перекрывает нормальное тепловое расширение и вызывает значительные по величине отрицательные коэффициенты теплового расширения (рис. 92, б). Пользуясь соотношением (90) и приняв, что aj {f) совпадает с установленной Дебаем темпедатурной зависимостью коэффициента теплового расширения для металлов, примерный ход a{t) для данного инварного сплава можно получить простым графическим построением. На рис. 94 показан график {t) (кривая /) и результирующая кривая 2, представляющая функцию а (t) для сплава инвар (36% Ni, 64% Fe) в интервале температур 10-100° С. Для построения этой кривой были использованы измерения температурной зависимости величин , и , Вид полученной кривой весьма близко напоминает типичную зависимость а от температуры, наблюдаемую на опыте для инварных сплавов (см например, рис. 93). т. е. такого же порядка величину, что и экспериментальная. Для других инварных сплавов второй член в соотношении (90) может иметь ббльшую величину, чем первый. В этом случае ферромагнитная часть теплового расширения перекрывает а/, и поэтому здесь возможны отрицательные значения а. В сплавах Fe - Pt, так же как и в инварных сталях Fe-Ni, аномалии в тепловом расширении объясняются, несомненно, ферромагнитными причинами, ибо в них стрикционные эффекты в области парапроцесса весьма велики. Термострикция парапроцесса здесь настолько велика, что с большим избыт- 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 |