Реферат: Изменение структуры и магнитных свойств микропровода состава Fe

Изменение структуры и магнитных свойств микропровода состава Fe70.8Cu1Nb3.1Si16B9,1в процессе термической и термомеханической обработки.

В. В. Коваленко, Н. А. Куцева,

Днепропетровский национальный университет им. Олеся Гончара, пер.Научный ,13, Днепропетровск, 49050, Украина

Аморфные и нанокристаллические (НК) магнитные материалы, характеризующиеся уникальными физическими свойствами, являются объектом многочисленных исследований в виду возможности их использования в качестве различных чувствительных датчиков. Разновидностью метода закалки из жидкого состояния является метод вытягивания литого микропровода (МП) из расплава (метод Улитовского-Тейлора). Для достижения оптимальных физических свойств в материалах создают НК структуру путем контролируемой кристаллизации аморфной матрицы методами термической и механической обработки. Цель работы заключалась в изучении влияния видов и режимов термообработки на структуру и магнитные свойства МП состава Fe70.8Cu1Nb3.1Si16B9,1 (диаметр жилы 12 мкм, толщина изоляции 6 мкм).

Результаты рентгеноструктурных исследований показали, что исходный МП имеет аморфную структуру. Была оценена область когерентного рассеивания (ОКР) по формуле Селекова-Шерера, она составила 2,2 нм. Для определения характеристик ближнего порядка жилы МП в исходном состоянии были построены структурные факторы (СФ) и функции радиального распределения атомов (ФРРА). Было установлено, что кратчайшее межатомное расстояние составляет 0.256 нм, координационное число 13 ед., что соответствует параметрам ближнего порядка основного элемента железа. Такая структура обуславливает магнитные характеристики МП на уровне: коэрцитивная сила (Hc)~25 А/м, индукция насыщения Bs~ 1.09 Тл,.

Кристаллизация МП происходит в интервале температур 500 – 550оС с образованием частиц твердого раствора α-Fe(Si) в аморфной матрице. При этом наблюдается рост ОКР от 33 нм до 62 нм с повышением температуры отжига от 500 оС (5 мин) до 550 оС (5мин), соответственно. При дальнейшем повышении температуры отжига до 660 оС в структуре МП обнаруживается смесь фаз Fe3Si, Fe23B6 и фазы Nb-Fe(Cu)-B.

Одноосное растяжение при отжиге приводит к дополнительному росту ОКР. При отжиге 500 оС (5мин) без нагрузки размер ОКР составил 41 нм, а при одноосном растяжении σ= 630 МПа размер ОКР увеличился до 58 нм. Также при наличии одноосного растяжения наблюдалось смещение положения главного интерференционного максимума в сторону больших углов. При отжиге 500 оС (5 мин) без нагрузки угол отражения составил 26,3 градуса, а с одноосным растяжением σ=630 МПа угол составил 26,6 градуса, что возможно связано с наличием остаточной деформации МП. Эти данные согласуются с результатами , полученными в работе [1] для ЗЖС пленок состава Fe73.5Si13.5B9Nb3Cu1.

При отжигах МП в интервале температур 23 оС – 520 оС значения коэрцитивной силы незначительно изменяются от 85 А/м до 65 А/м, что может быть связано с образованием нанокристаллической структуры α-Fe(Si) в аморфной матрице. При отжиге 550 оС (5 мин) и одноосном растяжении (σ=420 МПа) значение коэрцитивной силы увеличивается до 120 А/м по сравнению с 80 А/м полученной при той же температуре отжига без нагрузки. Дальнейшее повышение температуры отжига от 600 оС приводит к резкому возрастанию коэрцитивной силы до 3500 А/м, что связано с структурными изменениями (образование многофазной структуры), происходящими в жиле МП. Оптимальные магнитомягкие свойства МП были получены при отжиге 520 оС (5 мин), при данных условиях коэрцитивная сила составила 65 А/м.


1. Ю.П. Черненков, Н.В. Ершов, В.И.Федоров, В.А.Лукшина, А.П.Потапов, ФТТ, том 52, вып.3 (2010).