5. Применение нанокристаллических материалов.

Магнитомягкие материалы применяются в больших количе­ствах в силовых трансформаторах, а в последние годы — в ка­честве сердечников магнитных головок для магнитной записи видеосигналов на частотах мегагерцового диапазона. В этих головках имеется минимальное количество магнитного матери­ала, обычно не более 0,01 мм³. Однако качество магнитной за­писи определяется именно наличием в малом количестве этого материала в головке. Следовательно, цена за объем может быть очень высокой, включая комплекс методов приготовления для оптимизации свойств материалов, используемых в качестве сер­дечников видеоголовок.

Аудио- и видеосигналы обычно записываются, используя фер­ромагнетизм, путем перемещения магнитной ленты, покрытой магнитным материалом, способным перемагничиваться с помо­щью магнитной головки. Сигнал тока генерирует магнитное поле рассеяния в цепи головки, которое производит намагничи­вание отдельных участков в магнитной ленте. При одноосной (или продольной) записи намагничивание магнитной ленты осу­ществляется преимущественно в направлении, параллельном поверхности ленты (рис. 9). Та же самая головка использу­ется для воспроизведения записанной информации. В этом слу­чае электрический сигнал возникает в обмотке головки от маг­нитного потока отдельных участков магнитной ленты, в резуль­тате чего воспроизводится записанный сигнал. Плотность записи на магнитном носителе ограничена размагничивающим факто­ром, возникающим в результате взаимодействия соседних доме­нов, намагниченных в противоположном направлении. Размаг­ничивающее поле должно быть не больше, чем коэрцитивная сила Н_с являющаяся тем минимумом магнитного поля, которое способно уменьшить индуцированную намагниченность до нуля. Как только домены сближаются, размагничивающий фактор уве­личивается и, следовательно, величина Н_с (коэрцитивная сила носителя) должна увеличиваться. Основное требование к но­сителю — высокая плотность информации. Так, для цифро­вой видеозаписи на 8 мм ленте требуется магнитный носитель сочень высокой коэрцитивной силой (порядка 100 кА/м). Од­нако при высоких значениях коэрцитивной силы используемо­го носителя магнитный материал головки должен иметь поверх­ность высокого качества.

При необходимости знакопеременного перемагничивания в носителе головка должна быть способной давать магнитное поле больше, чем коэрцитивная сила носителя. Это поле зависит от намагниченности М материала. Необходимо использовать маг­нитную поляризацию J = μМ, где μ — проницаемость свобод­ного бруска. Максимум поляризации — это индукция насыще­ния J_s материала, которое определяет максимум магнитного поля головки. Намагниченность насыщения ферритовой головки J_s — около 0,5 Тл, которой явно недостаточно для реверсивного пе­ремагничивания в носителях с коэрцитивной силой порядка 100 кА/м. Поскольку та же самая головка может быть использована для записи информации на носителе, материал головки должен иметь высокие значения относительной проницаемос­ти μ на видеочастотах.

Используемая для этих целей голов­ка — сандвичевого типа, в которой ферромагнитный материал располагается между двумя немагнитными упрочняющими эле­ментами. Если обмотка создает помеху в виде случайного маг­нитного потока носителя, этот поток может сделать длинный об­ход на несколько миллиметров по магнитомягкому материалу го­ловки и не будет пересекать немагнитную щель в несколько де­сятков микрон. С этой целью необходимо, чтобы величина μ была около 2000. Сочетание высокой проницаемости и высоких значений индукции магнитного насыщения трудно реализуемо в частотном диапазоне работы видеомагнитофонов. Магнитная индукция насыщения железа достаточно высока (2,16 Тл), од­нако магнитная проницаемость очень сильно уменьшается с уве­личением частоты, и, следовательно, нужно найти разумный компромисс при использовании выбранного материала для маг­нитных головок.

Нанокристаллические сплавы FeC/NiFe и Fe/FeCrB в большинстве случаев используются для изготовления головок записи-чтения в виде многослойных струк­тур. Основным ферромагнитным компонентом в этих многослойных структурах является железо, которое имеет высокую величину J_s и также высокую анизотропию. Для уменьшения анизотропии размер зерна в поликристалле должен быть меньше, чем ширина доменных границ. В этом случае анизотропия маленького зерна усредняется под действием намагничивающего поля, что приводит к уменьшению К и, следовательно, повышению. Таким образом, можно приготовить материалы с высо­ким уровнем насыщения и проницаемости при низких значени­ях коэрцитивной силы.