Вивчаючи природні монокристали магнетиту і пірротіта, Вейс ще в 1904 році показав, що їх магнітні властивості неоднакові в різних напрямках. Це явище отримало назву магнітокрісталліческой анізотропії (далі по тексту - магнітної анізотропії). Воно притаманне і іншим феромагнетика.
Напрямок, в якому кристал намагничивается при найбільш слабких магнітних полях, отримало назву напрямки легкого намагнічування. У високопроникних магнитомягких феритів таким напрямком є діагональ куба кристала. В кристалографії цей напрям позначається індексом [111]. Напрямок ребра куба [100] для них є напрямком важкого намагнічування.
У кристалів інших ферромагнетиков напрямками легкого намагнічування можуть бути інші кристалографічні осі.
Кількісно магнітну анізотропію зазвичай характеризують "першої константою анізотропії" К1. Ця константа для більшості феромагнетиків (в першому наближенні) пропорційна енергії, необхідної для повороту спинив, укладених в 1 куб.см речовини, з напряму легкого намагнічування в напрямок важкого намагнічення.
Нова технологія дозволяє з допомогою приладу "Комплекс-2.05" відразу малювати карти розташування концентратора в зоні контролю, подібні географічних картах.
З тією лише різницею, що на картах напруг зображує не гори, а концентратори напружень, і не висоти пагорбів, а коефіцієнти концентрації напружень. Така карта зрозуміла навіть школяреві!
В основі технології знаходиться ефект магнітної анізотропії та облік основних являения, пов'язаних з нею.
Феромагнітні тіла складаються з областей, в яких спини мають певний напрям, що збігається з напрямком однієї з кристалографічних осей. Такі області називають доменами.
Застосовувані на практиці феромагнітні матеріали складаються з безлічі мікрокристалів, є полікристалічний середовищами. Напрямки вектора намагніченості в різних феромагнітних областях полікристалічного тіла різні. Поділ тіла на області (домени) відбувається таким чином, що створюється цими областями магнітний потік замикається усередині тіла. У кожній такій області намагніченість однорідна і по величині дорівнює намагніченості насичення феромагнетика при даній температурі.
У природі не буває абсолютно жорстких змін фізичних властивостей. Тому на кордоні між феромагнітними областями, в яких магнітні моменти спинив орієнтовані антипараллельно (тобто назустріч один до одного) або перпендикулярно один до одного, знаходиться шар атомів, магнітні моменти яких поступово переходять від однієї орієнтації до іншої.
Форму і розташування доменів в класичній фізиці визначають за допомогою суспензій, що містять магнітний порошок, який сам розташовується на кордонах між доменами. По-суті, також надходять в магнітопорошкової дефектоскопії.
Товщина граничних шарів (їх називають стінками Блоха) оцінюється в кілька десятків, а іноді і в кілька сотень ангстрем.
Вплив на феромагнетик зовнішнього магнітного поля призводить до переміщення граничного шару і з ростом поля - до збільшення доменів, магнітні моменти яких складають гострий кут з напрямком зовнішнього поля. Зростання доменів відбувається за рахунок областей, магнітні моменти яких несприятливо орієнтовані по відношенню до зовнішнього поля. В результаті цього процесу з'являється надлишкова магнітний момент тіла в напрямку зовнішнього поля, який і визначає собою його намагніченість. Такий механізм намагнічування отримав назву "зсув доменних меж".
При переміщенні граничного шару змінюється напрямок спінів як в атомах самого граничного шару, так і в атомах того обсягу феромагнетика, який він уже перетнув. У слабких полях процес зсуву є оборотним. З підвищенням напруженості поля все більшу і більшу роль починає грати незворотний процес зсуву.
Наявність в ферромагнетике пор, включень і неоднорідностей кристалічної структури зменшує магнітну проникність, так як перешкоджає переміщенню граничних шарів.
Навколо пір і неферомагнітних включень, розміри яких більше ширини граничних шарів, утворюються додаткові домени, які отримали назву субобластей, або субдоменів. Освіта субдоменов енергетично вигідно, так як енергія, що витрачається на їх створення, менше енергії, необхідної для створення магнітних полюсів в районі пір, неоднорідностей і інших дефектів.
Намагнічення ферромагнетиков, особливо в сильних полях, відбувається також в результаті процесу обертання. Цей процес полягає в тому, що спини, долаючи сили магнітокрісталліческой анізотропії, які прагнуть утримати їх в напрямку легкого намагнічування, повертаються в напрямку зовнішнього поля.
Намагнічення феромагнітних середовищ нерозривно пов'язане з явищем магнитострикции. Це явище полягає в тому, що під впливом магнітного поля феромагнітна тіло змінює свої розміри.
При позитивній магнитострикции тіло подовжується в напрямку намагнічування,
при негативній - стискається.
Негативна магнітострикція характерна для більшості феромагнетиків, в тому числі і для сталей.
Розміри тіла можна змінити шляхом механічного впливу. Виявляється, що
при розтягуванні ферромагнетиков з позитивною магнітострикцією їх намагніченість зростає.
У феромагнетиків з негативною магнітстрікціей намагніченість зростає при стисненні тіла, а при розтягуванні - зменшується.
Виникає при механічному впливі анізотропія магнітних властивостей іменується магнітомеханічній анізотропією.
В основі нової технології дефектоскопії використовується ефект магнітомеханічній анізотропії та облік основних явищ, пов'язаних з нею.
Даний матеріал підготовлений з використанням фрагментів з книги "ТЕХНОЛОГІЯ феритів" (Л.І.Рабкін, С.А.Соскін, Б.Ш.Епштейн, М.: ДЕІ, 1962).