539.3/4
620.179.14

доменна стінка
ефект Баркгаузена
феромагнетний матеріал
магнетопружна акустична емісія
domain wall
Barkhausen effect
ferromagnetic material
magneto-elastic acoustic emission

Проведено аналіз підходів до теоретичного моделювання руху доменної стінки у феромагнетиках за дії зовнішнього перемагнечуючого поля. Виведено рівняння руху 900 доменної стінки у феромагнетному матеріалі, стрибки якої зумовлюють генерування сигналів магнетопружної акустичної емісії. Досліджено залежність величини стрибка доменної стінки від швидкості зміни зовнішнього магнетного поля, що дає змогу визначити максимальні переміщення, зумовлені стрибками, та оцінити амплітуду сигналу магнетопружної акустичної емісії.
The analysis of the theoretical approaches to modeling the domain walls motion in the ferromagnets for the actions of external reversal magnetization field are considered. The energy of a ferromagnetic material as a sum of energy exchange interactions, magnetostatic energy, anisotropy and disorder are described. The most important energetic contribution comes from exchange interactions, which are typically short-ranged and tend to align spins. The magnetostatic energy is due to the interactions between the spins and the external field and to dipole-dipole interactions between different spins. The magnetization in a ferromagnetic material typically has preferential directions corresponding to the crystallographic axis of the material. It is easier to magnetize the sample along the easy directions. This reflects the energy magnetocrystalline anisotropy. The energy disordering displays the microstructure of the material. The presence of randomly distributed non-magnetic inclusions give rise to a magnetostatic contribution, due to the magnetic charges that form at the boundaries of the inclusions. The structural inhomogeneity caused is due to the presence of vacancies, dislocations or magnetic impurities. The equation of total energy domain wall are considered. The equation of the 900 domain walls displacements and distribution of the magnitude jump at the different value the applied field are considered. The 900 domain walls jumps causes of the local magnetostriction phenomenon. It is causes elastic displacements in a ferromagnetic because of volume source of the transformation deformations. This deformation describes the source of magnetoelastic acoustic emission. The amplitude values of the magnetoelastic acoustic emission signal proportional to the transformation deformations and the rate of change volume region of the reversal magnetization. The maximum displacements and magneto-elastic acoustic emission amplitude values can be calculated using this model. It is shown that the magnetoelastic acoustic emission is sensitive to changes in domain structure of ferromagnetic materials.

1. Durin, G. The Barkhausen effect / G. Durin, S. Zapperi // arXiv: cond-mat / 0404512. – 2004. – 1.
2. Zapperi, S. Dynamics of a ferromagnetic domain wall: avalanches, depinning transition and the Barkhausen effect / S. Zapperi, P. Cizeau, G. Durin and H.E. Stanley // Phys. Rev. – 1998. – 58. – P. 6353 – 6366.
3. N´eel, L. Bases d’une nouvelle theorie generale du champ coercitif / L. N´eel // Ann. Univ. Grenoble – 1946. – 22. – P. 299 – 343.
4. Cizeau, P. Dynamics of a ferromagnetic domain wall and the barkhausen effect / P. Cizeau, S. Zapperi, G. Durin, H.E. Stanley // Phys. Rev. – 1997. – 79 (23). – P. 4669 – 4672.
5. Domain wall dynamics and Barkhausen effect in metallic ferromagnetic materials. II Experiments / Alessandro B., Beatrice C., Bertotti G., Montorsi A. // J. Appl. Phys. – 1990. – 68 (11). – P. 2908 – 2915.
6. Domain wall dynamics and Barkhausen effect in metallic ferromagnetic materials. I. Theory / Alessandro B., Beatrice, C., Bertotti, G., Montorsi A. // J. Appl. Phys. – 1990. – 68 (11). – P. 2901 – 2908.
7. Vergne, R. Quelques aspects statistiques des processus dáimaintation dans les corps ferromagnetiques. Cas du deplacement dúne scule paroi de Bloch ã 1800 dans un millieu monocri stallin aleatoirement perturbe / R. Vergne, J.C. Cotillard, J.L. Porteseil // Phys. Rev. Appl. – 1981. – 16. – P. 449 – 476.
8. Аки, К. Количественная сейсмология: теория и методы.[Текст] / К. Аки, П.К. Ричардс // – М.: Мир, 1983. – Т. 1. – 519 с.
9. Eshelby, J.D. The determination of the elastic field of an ellipsoidal inclusion and related problems // Proc. Roy. Soc. London. – 1957. – A 241. – P. 379 – 396.
10. Sánchez, R.L. Barkhausen effect and acoustic emission in a metallic glass – preliminary results / Pumarega M.I.L., Armeite M. // Review of Quantitative Nondestructive Evaluation. 2004. – 23, № 4. – P. 1328 – 1335.
11. Kwan, М.М. Magnetomechanical acoustic emission of ferromagnetic materials at high magnetization levels (Type II Behavior). / Ono К., Shibata M. // J. Acoust. Emission. – 1984. – 3, № 4 – P. 190 – 203.
12. Сергієнко, О. Встановлення залежностей між сигналами магнетопружної акустичної емісії у феромагнетику і стрибками Баркгаузена [Текст] / О. Сергієнко, Н. Мельник // Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій: зб. наук. праць 5-ї Міжнар. конф. (Львів, 24 – 27 черв. 2014р.) / За заг. ред. В.В. Панасюка. – Л.: НАН України, Фіз.-механ. ін-т ім. Г.В. Карпенка, 2014. – С. 131 – 134.
13. Shіbata, M. Magnetomechanical acoustic emission – a new method of nondestructive stress measurement / Ono K.// NDT International. – 1981 – October. – P. 227 – 234.

1. Durin, G. The Barkhausen effect, G. Durin, S. Zapperi, arXiv: cond-mat, 0404512, 2004, 1.
2. Zapperi, S. Dynamics of a ferromagnetic domain wall: avalanches, depinning transition and the Barkhausen effect, S. Zapperi, P. Cizeau, G. Durin and H.E. Stanley, Phys. Rev, 1998, 58, P. 6353 – 6366.
3. N´eel, L. Bases d’une nouvelle theorie generale du champ coercitif, L. N´eel, Ann. Univ. Grenoble – 1946, 22, P. 299 – 343.
4. Cizeau, P. Dynamics of a ferromagnetic domain wall and the barkhausen effect, P. Cizeau, S. Zapperi, G. Durin, H.E. Stanley, Phys. Rev, 1997, 79 (23), P. 4669 – 4672.
5. Domain wall dynamics and Barkhausen effect in metallic ferromagnetic materials. II Experiments, Alessandro B., Beatrice C., Bertotti G., Montorsi A., J. Appl. Phys, 1990, 68 (11), P. 2908 – 2915.
6. Domain wall dynamics and Barkhausen effect in metallic ferromagnetic materials. I. Theory, Alessandro B., Beatrice, C., Bertotti, G., Montorsi A., J. Appl. Phys, 1990, 68 (11), P. 2901 – 2908.
7. Vergne, R. Quelques aspects statistiques des processus dáimaintation dans les corps ferromagnetiques. Cas du deplacement dúne scule paroi de Bloch ã 1800 dans un millieu monocri stallin aleatoirement perturbe, R. Vergne, J.C. Cotillard, J.L. Porteseil, Phys. Rev. Appl, 1981, 16, P. 449 – 476.
8. Aki, K. Kolichestvennaia seismolohiia: teoriia i metody.[Text], K. Aki, P.K. Richards, M., Mir, 1983, V. 1, 519 p.
9. Eshelby, J.D. The determination of the elastic field of an ellipsoidal inclusion and related problems, Proc. Roy. Soc. London, 1957, A 241, P. 379 – 396.
10. Sánchez, R.L. Barkhausen effect and acoustic emission in a metallic glass – preliminary results, Pumarega M.I.L., Armeite M., Review of Quantitative Nondestructive Evaluation. 2004, 23, No 4, P. 1328 – 1335.
11. Kwan, M.M. Magnetomechanical acoustic emission of ferromagnetic materials at high magnetization levels (Type II Behavior)., Ono K., Shibata M., J. Acoust. Emission, 1984, 3, No 4 – P. 190 – 203.
12. Serhiienko, O. Vstanovlennia zalezhnostei mizh syhnalamy mahnetopruzhnoi akustychnoi emisii u feromahnetyku i strybkamy Barkhauzena [Text], O. Serhiienko, N. Melnyk, Mekhanika ruinuvannia materialiv i mitsnist konstruktsii: zb. nauk. prats 5-yi Mizhnar. konf. (Lviv, 24 – 27 cherv. 2014y.), by gen. ed. V.V. Panasiuka, L., NAN Ukrainy, Fiz.-mekhan. in-t im. H.V. Karpenka, 2014, P. 131 – 134.
13. Shibata, M. Magnetomechanical acoustic emission – a new method of nondestructive stress measurement, Ono K.// NDT International, 1981 – October, P. 227 – 234.