CC BY
42
УДК 538.9
И.А. Мирзалиев
аспирант,
Азербайджанский архитектурно-строительный
университет, E-mail: mirzeli_intiqam@mail. ru
ИЗМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АМОРФНЫХ МАГНИТОМЯГКИХ СПЛАВОВ (FE^NI^o.rsSI 1-У ВУ ПРИ НАГРЕВАНИИ
Аннотация. В статье рассматриваются проблемы современного представления о релаксации структуры и свойств металлических стёкол. Рассмотрены основные типы объёмной и поверхностной кристаллизации.
Ключевые слова: аморфные магнитомягкие сплавы, магнитная анизотропия, магнитные свойства.
I.A. Mirzaliyev, Azerbaijan Architecture and Construction University
CHANGE MAGNETIC CHARACTERISTICS OF AMORPHOUS MAGNETICALLY ALLOYS
(FEI^N^O^SI 1-У ВУ WHEN HEATED
Abstract. The article deals with the problems of modern ideas about the structure and relaxation properties of metallic glasses. The main types of bulk and surface crystallization.
Keywords: amorphous alloys, magnetic anisotropy, magnetic properties.
На основе исследований магнитных свойств и мессбауэровских спектров был разработан экспресс-метод оценки распределения намагниченностью в объеме лент аморфных магни-томягких сплавов. Так как аморфное состояние является термодинамически неустойчивым, важнейшей характеристикой для применения аморфных сплавов в технике является временная стабильность свойств этих сплавов. Результаты, представленные в [1] показывают, что для сплава (Fe^^^^Si 1-у Ву с относительно невысокой временной стабильностью кристаллизация при 1750С наступает через 550 лет, а при 2000С - через 25 лет.
Влиянию отжига на магнитные характеристики аморфных магнитомягких сплавов посвящено большое количество зарубежных научных работ. В общем случае процессы, происходящие при нагреве аморфного магнитомягкого материала, оказывают значительное влияние на его магнитные характеристики. В обзорах [2; 3], а также, например, в [4; 5] подробно рассмотрены изменения магнитных и некоторых других свойств материалов различного химического состава при отжиге. В общем случае показано, что при нагреве до температур не превышающих 150-200°С, получают развитие процессов, связанных с релаксацией напряжений, что положительно сказывается на магнитных свойствах материала [6; 7].
Процесс релаксации напряжений связан с локальными перестройками атомов, что может приводить к реализации соответствующих видов магнитной анизотропии. Однако при таких режимах отжига, кроме релаксации напряжений, происходят процессы, связанные с выходом свободного объема из материала и топологическим упорядочением. В настоящее время широкое развитие получила точка зрения, что релаксация идет по различным механизмам в зависимости от температурного режима. При отжиге при Ta << Tg (Ta - температура поверхностной
кристаллизации, Tg - температура обьемной кристаллизации) развивается главным образом композиционное упорядочение, тогда как при отжиге при Ta < Tg происходят необратимые перестройки, связанные с аннигиляцией р-, n-дефектов и выходом свободного объема [2].
Развитие процессов топологического и композиционного упорядочения приводит к явлениям магнитного последействия, связанных со стабилизацией магнитных доменов. Эти явления могут носить как обратимый, так и необратимый характер. При больших временах выдержки или высокой температуре отжиг ведет к образованию неоднородностей атомной структуры.
Процессы кластерообразования и начальных стадий кристаллизации приводят в боль-
шинстве случаев к деградации магнитномягких характеристик аморфного материала. Однако в настоящее время известен класс материалов, у которых начальные стадии кристаллизации приводят к улучшению некоторых служебных характеристик. Например, отмечено уменьшение магнитных потерь при высоких частотах перемагничивания в образцах с мелкокристаллическими выделениями [8; 9].
Однако для практического применения в промышленности особую важность приобретают технологические характеристики магнитного материала, такие как параметры петли гистерезиса, начальная и максимальная магнитная проницаемость и т.д. В связи с этим многие исследования посвящены изучению изменений гистерезисных магнитных характеристик при различных видах обработки и влиянию различных внешних факторов на эти характеристики.
Важным фактором, влияющим на технические характеристики аморфного магнитомягко-го материала, является магнитная анизотропия. Магнитоупругая анизотропия возникает благодаря магнитострикции при наличии внутренних или внешних механических напряжений. При получении аморфного магнитомягкого материала наиболее распространенными методами (закалка на вращающийся диск, закалка между валками и т.д.) в объеме материала индуцируются внутренние напряжения как следствие различной скорости охлаждения поверхностных и внутренних объемов материала. В магнитострикционном материале, вследствие негомогенности процесса стеклования, данные напряжения будут индуцировать одноосную анизотропию, изменяющую направление в объеме ленты. Схема формирования доменной структуры при стекловании представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Схема, иллюстрирующая негомогенность процесса стеклования, условия образования областей сжатия и растяжения и отвечающие им доменные структуры
Показано, что вследствие негомогенности процесса стеклования в аморфном магнито-мягком материале образуются области растяжения и сжатия и соответствующая им доменная структура. Кроме того, показано, что развитие поверхностной кристаллизации в сплавах с положительной магнитострикцией приводит к созданию перпендикулярной магнитной анизотропии, в результате чего происходит снижение магнитной проницаемости и коэффициента прямо-угольности петли гистерезиса [9]. Предполагается, что эти эффекты связаны с наведением в объеме материала дополнительных напряжений, возникающих в результате разницы объемов кристаллической и объемной фазы. В [4, с. 328] на основании этого исследована возможность получения из материалов этого класса образцов с пологой петлей гистерезиса, пригодных для использования в индуктивных преобразователях энергии.
Таким образом, сделан вывод о необходимости более подробного изучения релаксационных и кристаллизационных процессов в аморфных металлических сплавах как в целях прогноза стабильности свойств материала в ходе эксплуатации, так и в целях выбора оптимальных режимов термообработки для получения нанокристаллической или аморфно-кристаллического структуры материала.
Список литературы:
1. Хандрих К., Кобе С. Аморфные ферро- и ферримагнетики: пер. с нем. - М.: Мир, 1982. 296 с.
2. Кекало И.Б., Новиков В.Ю. Магнитномягкие сплавы (кристаллические и аморфные) // Итоги науки и техники. Металловедение и термическая обработка. М.: ВИНИТИ, 1984. Т. 18. С. 3-56.
3. Некрасов A.A., Скородзиевский B.C., Устинов А.И., Чуистов К.В. Структурные изменения при нагреве аморфного сплава Co-Fe-Si-B // Аморфные металлические сплавы: сборник. М.: Металлургия, 1983. С. 37-42. (МИСиС, Научные труды № 147).
4. Судзуки К., Фудзимори X., Хасимото К. Аморфные металлы / под ред. Т. Масумото. М.: Металлургия, 1987.
5. Гончукова Н.О., Дорофеева Е.А. Влияние структурной релаксации на гистерезис маг-нитомягких аморфных сплавов // Физ.- и хим.- стекла, 1994, т. 20, № 1, с. 122-128.
6. Кекало И.Б. Влияние состава и условий получения аморфных сплавов на эволюцию их магнитных свойств при отжиге: (обзор) // Аморфные (стеклообразные) металлические материалы: сборник. М.: Наука. 1992. С. 107-112.
7. Morita Н, Obi Y. J.Appl. Phis. 1980. V. 22. P. 313-315.
8. Liebermann Н.Н. Aging kinetics of magnetic losses in annealed Fe78B13Si9 alloy // J.Appl.Phis. 1987. V. 61, № 1. P. 319-324.
9. Эгами Т. Атомный ближний порядок в аморфных металлических сплавах // Аморфные металлические сплавы: сборник / под ред. Ф.Е. Люборского. М.: Металлургия,1987. С. 92106.
