Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ФЕ)"

Ферромагнитный резонанс

Ферромагни'тный резона'нс, одна из разновидностей электронного магнитного резонанса; проявляется в избирательном поглощении ферромагнетиком энергии электромагнитного поля при частотах, совпадающих с собственными частотами w _{прецессии магнитных моментов электронной системы ферромагнитного образца во внутреннем эффективном магнитном поле Нэф. Ф. р. в более узком смысле – возбуждение колебаний типа однородной (во всём объёме образца) прецессии вектора намагниченности J (спиновых волн с волновым вектором k = 0), вызываемое магнитным СВЧ-полем H^ , перпендикулярным постоянному намагничивающему полю H . Однородный Ф. р., как и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), может быть обнаружен методами магнитной радиоспектроскопии . Поскольку магнитная СВЧ-восприимчивость (а следовательно, и поглощение) пропорциональна статической магнитной восприимчивости c = Js/H, где Js – намагниченность насыщения ферромагнетика, то при Ф. р. поглощение на несколько порядков больше, чем при ЭПР. Благодаря спонтанной намагниченности ферромагнетика поле Нэф может существенно отличаться от внешнего поля H (из-за магнитной анизотропии и размагничивающих эффектов поверхности образца; см. Размагничивающий фактор ), обычно Нэф (0 даже при H = 0 («естественный» Ф. р.). Основные характеристики Ф. р. – резонансные частоты, релаксация, форма и ширина линий поглощения, нелинейные эффекты – определяются коллективной многоэлектронной природой ферромагнетизма . Квантовомеханическая теория Ф. р. приводит к тому же выражению для частоты Ф. р. w , как и классическому рассмотрение w = gНэф , где g = g mБ / – магнитомеханическое отношение , g – фактор спектроскопического расщепления (Ланде множитель ), mБ – магнетон Бора,   = h/ 2p – Планка постоянная . Через Нэф частота w зависит от формы образца, от ориентации H относительно осей симметрии кристалла и от температуры. Наличие доменной структуры в ферромагнетике усложняет Ф. р., приводя к возможности появления нескольких резонансных пиков.}

  Обычно имеют дело с неоднородным Ф. р. – возбуждением магнитным СВЧ-полем неоднородных типов коллективных колебаний J_s (спиновых волн с k ¹ 0), специфичных именно для ферромагнетиков. Существование нескольких типов резонансных колебаний, ветвей Ф. р. (спиновых волн с k ¹ 0), наряду с колебаниями типа однородной прецессии (с k = 0) совершенно меняет характер магнитной релаксации и уширения линий поглощения при Ф. р. по сравнению с ЭПР. С квантовомеханической точки зрения процессы релаксации описываются как рассеяние спиновых волн друг на друге, на тепловых колебаниях (фононах ) и на электронах проводимости (в металлах). Например, при однородном Ф. р. релаксация проявляется в уширении его линии поглощения на величину Dw _{= , где t – время релаксации, т. е. среднее «время жизни» спиновой волны с k = . Ширина линии DН для различных ферромагнетиков меняется в пределах от 0,1 до 10³э . Основную роль в уширении линии играют статические неоднородности: примесные атомы, поры, дислокации , мельчайшие шероховатости на поверхности образца. Наиболее узкая линия (с DН = 0,53 э ) наблюдалась в монокристалле соединения Y3 Fe5 O12 – иттриевом феррите со структурой граната. В металлических ферромагнетиках один из главных механизмов уширения линий Ф. р. связан со скин-эффектом : СВЧ-поле из-за вихревых токов становится неоднородным и поэтому возбуждает широкий спектр спиновых волн. Существенную роль в рассеянии спиновых волн в металлических ферромагнетиках играет также взаимодействие волн с электронами проводимости. Ширина наиболее узкой линии Ф. р. в металлических ферромагнетиках по порядку величины составляет 10 э .}

  Нелинейные эффекты Ф. р. определяются связью между однородной прецессией магнитных моментов и неоднородными типами колебаний, которые отсутствуют при ЭПР. Из-за указанной связи при увеличении амплитуды напряжённости магнитного поля Н_^ до некоторой критической величины Н_{^, кр} начинается быстрый (экспоненциальный) рост колебаний с определёнными волновыми числами (т. н. нестабильное возбуждение колебаний). Такой пороговый характер нестабильного возбуждения обусловлен тем, что при достижении Н_{^, кр}, некоторые из спиновых волн с k ¹ 0 не успевают получаемую ими (от волн с k = 0) энергию передавать другим спиновым волнам или фононам.

  Магнитоупругие взаимодействия в ферромагнетиках (см. Магнитострикция ) могут привести к параметрическому возбуждению нестабильных колебаний кристаллической решётки (фононов) магнитным СВЧ-полем и обратному эффекту – возбуждению спиновых волн СВЧ-полем упругих напряжений (гиперзвуком ). Изучение Ф. р. привело к созданию на его основе многих СВЧ-устройств: вентилей и циркуляторов, генераторов, усилителей, параметрических преобразователей частоты и ограничителей мощности.

  Впервые на резонансный характер поглощения сантиметровых электромагнитных волн ферромагнетиками указал в 1911–13 В. К. Аркадьев .

  Лит.: Ферромагнитный резонанс и поведение ферромагнетиков в переменных магнитных полях. Сб., пер. с англ., М., 1952; Ферромагнитный резонанс, М., 1961; Гуревич А, Г,, Ферриты на сверхвысоких частотах, М., 1960; его же, Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках, М,, 1973; Моносов Я. А., Нелинейный ферромагнитный резонанс, М., 1971; Magnetism, A treatise on modern theory and materials, v. I, N. Y. – L., 1963.

  С. В. Вонсовский.

Ферромарганец

Феррома'рганец,ферросплав , основной компоненты которого железо и марганец. Углеродистый Ф., содержащий 75–79% Mn, до 7% С (остальное Fe и примеси), получают в руднотермических или доменных печах из марганцевого концентрата. Средне– и малоуглеродистый (рафинированный) Ф., содержащий 86–89% Mn, до 1,5 и до 0,5% С (соответственно), получают в руднотермических печах силикотермическим способом (см. Силикотермия ) из силикомарганца , марганцевых концентратов и низкофосфористого марганцевого шлака. Ф. применяют для раскисления и легирования стали. Наряду с Ф. выпускается металлический марганец, получаемый электротермическим или электролитическим способом. Азотированный (около 6% N) рафинированный Ф. или металлический марганец получают выдерживанием порошков в атмосфере азота при 900 °С.

Феррометр

Ферро'метр, устройство для определения мгновенных значений индукции (B_t ) и напряжённости (H_t ) магнитного поля в ферромагнитных образцах. Ф. позволяет по точкам строить симметричные динамические петли перемагничивания ферромагнитных образцов (см. Намагничивания кривые ) в переменных периодических магнитных полях (обычно промышленные частоты), а также осуществлять запись петель перемагничивания двухкоординатным самописцем на бумаге или на экране осциллографа .

  Принцип действия Ф. основан на том, что мгновенные значения B_t и H_t пропорциональны средним значениям их производных за определённый промежуток времени. Средние значения переменных электрических величин в Ф. измеряются за время, кратное полупериоду изменения магнитного поля, магнитоэлектрическим прибором (гальванометром ) с управляемым выпрямителем (управление осуществляется фазовращателем , устанавливающим начальный момент воздействия поля на Ф.). Производная индукции dB/dt находится по эдс е в измерительной катушке, навитой на исследуемый образец: е = -w₂S ×(dB/dt ), где w₂ – число витков катушки (рис. ), S – сечение образца. Мгновенное значение напряжённости намагничивающего поля H_t рассчитывается по величине тока i, производная которого определяется по значению эдс e_m во вторичной обмотке катушки взаимной индуктивности М (её первичная обмотка w₁ включена последовательно в намагничивающую цепь): e_m = -М ×(di/dt ), где М – коэффициент взаимной индуктивности катушки.

  Для нахождения точек динамической петли перемагничивания определяют B_t и H_t для нескольких положений фазовращателя (обычно через равные доли периода) и по полученным данным строят петлю. Основную кривую намагничивания получают как геометрическое место вершин симметричных динамических петель перемагничивания. В СССР Ф. типа У-542 выпускаются серийно, существуют также образцы высокочастотных Ф. – Ф-2М и Ф-3 (до 10 кгц ).

  Лит.: Магнитные измерения, М., 1969; Кифер И. И., Испытания ферромагнитных материалов, 3 изд., М., 1969, с. 197.

  И. И. Кифер.

Принципиальная электрическая схема феррометра: Г – магнитоэлектрический гальванометр; МУВ – механически управляемый выпрямитель; ФВ – фазовращатель; П – переключатель; w₁ – намагничивающая катушка; w₂ – измерительная катушка; М – катушка взаимной индуктивности; АТ – автотрансформатор.

Ферромолибден

Ферромолибде'н,ферросплав , содержащий ~ 60% Mo (остальное Fe и примеси); получают внепечным силикотермическим процессом (см. Силикотермия ) с добавлением алюминия из обожжённого молибденитового концентрата. Ф. применяют при выплавке конструкционной стали и жаропрочных сплавов.

Феррониобий

Ферронио'бий,ферросплав , содержащий около 60% Nb (или Nb + Ta), 10–12,5% Si, 2–6% Al, 3–8% Ti (остальное Fe и примеси); выплавляют электропечным алюминотермическим способом (см. Алюминотермия ) из пирохлорового концентрата или технической пятиокиси ниобия. Ф. применяют при выплавке конструкционной стали и жаропрочных сплавов.

Ферронихром

Ферронихро'м, см. в статьях Никелевые сплавы , Нихром .

Ферросиликохром

Ферросиликохро'м, см. Силикохром .

Ферросиликоцирконий

Ферросиликоцирко'ний, см. Силикоцирконий .

Ферросилиций

Ферросили'ций,ферросплав , основные компоненты которого железо и кремний (среднее содержание Si 90, 75, 65, 45, 25 и 18%, остальное Fe и примеси); выплавляют из кварцитов (реже кварца) в мощных руднотермических печах. Ф. применяют для раскисления и легирования стали, а богатые сорта также для восстановления металлов из окислов (см. Силикотермия ).

Ферросплавное производство

Ферроспла'вное произво'дство , получение ферросплавов на специализированных заводах чёрной металлургии. Наиболее распространён электротермический (электропечной) способ получения ферросплавов (т. н. электроферросплавов); по виду восстановителя он разделяется на углевосстановительный, которым получают углеродистые ферросплавы (5–8% С) и все кремнистые сплавы, и металлотермический (к нему условно относят и силикотермический), которым получают сплавы с пониженным содержанием углерода (0,01–2,5% С).

  Углевосстановительным процессом (см. Карботермия ), осуществляемым главным образом в руднотермических печах мощностью 16,5–72 Мва, получают ферросилиций , кристаллический кремний, силикоалюминий, силикокальций , ферросиликокальций, силикомарганец , силикохром , углеродистый ферромарганец и феррохром , феррофосфор , комплексные сплавы на кремнистой основе, а также низкофосфористый марганцевый шлак; производство доменных ферросплавов очень незначительно по масштабам и постоянно сокращается (бедный ферросилиций и ферромарганец), т.к. они больше загрязнены примесями и стоят дороже электроферросплавов.

  Низкоуглеродистые (рафинированные) ферросплавы получают в дуговых (рафинировочных) электропечах мощностью 2,5–5,5 Мва металлотермическим способом (см. Металлотермия ). силикотермическим (см. Силикотермия ) – низко– и безуглеродистые сплавы марганца и хрома, феррованадий (в шихту добавляют алюминий), ферровольфрам (в шихту добавляют коксик), силикоцирконий , алюминотермическим (см. Алюминотермия ) – металлический хром, безуглеродистый феррохром, феррониобий , ферробор , силикоцирконий, различные лигатуры с редкими и редкоземельными металлами.

  Среднеуглеродистый феррохром получают также в конвертерах с кислородным дутьём (из углеродистого феррохрома). Для получения азотсодержащих (азотированных) сплавов марганца, хрома и ванадия применяют электропечи сопротивления и индукционные печи.

  Внепечным алюминотермическим способом выплавляют ферротитан , металлический хром и ванадий, внепечным силикотермическим способом – ферромолибден (в шихту добавляют алюминий).

  Примерно 97% производимых в СССР ферросплавов (без учёта феррофосфора) составляют сплавы с кремнием, марганцем и хромом. производство этих сплавов материало– и энергоёмко и обычно связывается с мощными источниками рудного сырья и дешёвой электроэнергии.

  Лит.: Производство ферросплавов, 2 изд., М., 1957; Рысс М. А., Производство ферросплавов, М., 1975; Щедровицкий Я. С., Производство ферросплавов в закрытых печах, М., 1975; Дуррер Р., Фолькерт Г., Металлургия ферросплавов, пер. с нем., 2 изд., М., 1976.

  В. А. Боголюбов.

Ферросплавы

Ферроспла'вы, полупродукты металлургического производства – сплавы железа с кремнием, марганцем, хромом и др. элементами, используемые при выплавке стали (для раскисления и легирования жидкого металла, связывания вредных примесей, придания металлу требуемой структуры и свойств), а также при получении других Ф. (т. н. передельные Ф.). К Ф. условно относят некоторые сплавы, содержащие железо лишь в виде примесей (например, силикомарганец, силикокальций) и, кроме того, некоторые металлы и неметаллы в технически чистом виде (металлический марганец, металлический хром, кристаллический кремний). Т. н. комплексные Ф. содержат несколько компонентов.

  Восстановление окислов ведущего элемента Ф. (Mn, Cr и др.) углеродом в присутствии железа протекает при более низкой температуре, быстрее, полнее и с меньшими энергетическими затратами. Температура плавления Ф., за редким исключением, ниже температуры плавления чистого металла; это облегчает его растворение при введении в жидкую сталь, приводит к уменьшению угара ведущего элемента. Стоимость элемента в Ф. ниже, чем в технически чистом металле. Стандартное содержание компонентов в Ф. обусловлено химическим составом сырья, условиями выплавки Ф. и введения их в жидкую сталь. О способах получения Ф. см. в статьях Ферромарганец , Ферросилиций , Феррохром , Силикомарганец , Силикохром и др., а также в ст. Ферросплавное производство .

  Лит. см. при ст. Ферросплавное производство .

  В. А. Боголюбов.

Ферротитан

Ферротита'н,ферросплав , содержащий до 35 или более 60% Ti, 1–7% Al, 1–4,5% Si, до 3% Cu (остальное Fe и примеси); получают внепечным алюминотермическим способом (см. Алюминотермия ) из ильменитового концентрата и титановых отходов (низкопроцентный Ф.) или сплавлением в электрической печи железных и титановых отходов (высокопроцентный Ф.). Ф. применяют для раскисления и легирования стали.

Феррофосфор

Феррофо'сфор,ферросплав , основные компоненты которого – железо и фосфор (2–25% Р); выплавляется в доменной печи (путём восстановления апатитов или фосфоритов в присутствии железной руды или стружки) либо получается как попутный продукт при электротермическом производстве жёлтого фосфора. Ф. применяют при выплавке конструкционных сталей и литейных чугунов.

Феррохром

Феррохро'м,ферросплав , содержащий около 70% Сr (остальное Fe и примеси). Сырьём для получения Ф. служат хромовые руды (52–58% Сr₂ О₃ ). Углеродистый Ф. (6–8% С) выплавляют в рудовосстановительных печах, рафинированный Ф. – среднеуглеродистый (0,8–1,5% С), малоуглеродистый (0,1–0,5% С) и безуглеродистый (0,01–0,06% С) – в рафинировочных электропечах силикотермическим способом (см. Силикотермия ), среднеуглеродистый Ф. получают также в специальном конвертере из углеродистого Ф., а безуглеродистый – смешиванием в ковше хромоизвесткового и силикохромового расплавов. Безуглеродистый Ф. в брикетах получают обезуглероживанием сбрикетированных порошков среднеуглеродистого и углеродистого Ф. в вакуумной печи при 1380 °С; если по окончании этого процесса печь заполнить азотом, то после некоторой выдержки образуется азотированный Ф. (около 6% N). Ф. применяют для легирования стали, а передельный Ф. – в качестве полупродукта при выплавке силикохрома .

Ферроцен

Ферроце'н, дициклопентадиенилжелезо, (C₂ H₅ )₂ Fe, оранжевые кристаллы, хорошо растворимые в органич. растворителях, t_пл 173–174 °С.

Ф. – первый синтезированный в 1951 представитель большой группы металлоорганических соединений – металлоценов (см. Ценовые соединения ). Его молекула, как и молекулы др. металлоценов, имеет т. н. «сэндвичевую» структуру. Ф. – небензоидная ароматическая система (он, например, алкилируется и ацилируется по Фриделя – Крафтса реакции , меркурируется, сульфируется), устойчив к нагреванию на воздухе до 400 °С, к действию кислот, щелочей и др. Ф. можно получить нагреванием циклопентадиена С₅ Н₆ с металлическим железом, реакцией циклопентадиенилмагний-бромида C₅ H₅ MgBr с хлоридом железа (II) и др. способами.

Ферроцен.

Ферроэлектрики

Ферроэле'ктрики, то же, что и сегнетоэлектрики .

Ферругинеум

Ферругине'ум (Ferrugineum), разновидность мягкой пшеницы с красным остистым неопушённым колосом и красным зерном. Выращивают в Восточной Азии, Сев. Европе, Аргентине, реже – в Южной Европе, Северной Америке, Африке. В СССР наибольшие площади занимают озимые сорта – Ферругинеум 67 (Таджикистан), Бол-бугда (Азербайджан), яровые – Казахстанская 126 (Юж. Казахстан и Киргизия), Скороспелка улучшенная (Якутия), Кырмызы-бугда (Азербайджан).

Ферруччи Франческо

Ферру'ччи (Ferrucci) Франческо (14.8.1489, Флоренция, – 3.8.1530, Гавинана), флорентийский военачальник и государственный деятель. Подеста в тосканских гг. Ларчино (1519), Кампи (1523), Радда (1527). В 1528 участвовал в походе французских войск на Неаполь (в составе отряда, посланного флорентийцами в помощь французам). В 1529–30 – один из руководителей борьбы Флорентийской республики против войск императора Карла V и папы Климента VII (стремившегося восстановить во Флоренции власть рода Медичи ). С 1529 был комиссаром г. Эмполи, откуда организовывал снабжение осажденной Флоренции. В 1530 войска Ф., направляясь на помощь Флоренции, были атакованы превосходящими силами противника (из-за предательства военачальника М. Бальони, возглавлявшего с 1529 оборону флорентийцев). Ф., героически сражаясь, погиб в бою.

  Лит.: Пискорский В., Франческо Ферруччи и его время, К., 1891.

Назад к карточке книги "Большая Советская Энциклопедия (ФЕ)"