Влияние термообработки на необратимые измерения свойств аморфных магнитных металлических сплавов (1102614), страница 4
Текст из файла (страница 4)
При учете параметров сплавов иэнергии активации было получено Dn Dr ∼ 102 ÷ 103 . Таким образом, на основерезультатов, полученных с помощью данной модели с учетом избыточныхдефектов, было показано, что скорость самодиффузии в АММС при резкомохлаждении образца заметно выше, чем при комнатной температуре (рисунок 11).Также было показано, что при резком охлаждении АММС происходит быстроезатухание первоначальной термоупругой волны за время порядка несколькихсекунд. Таким образом, можно предположить, что основной причиной структурной18релаксации при резком охлаждении является неравновесный избыток дефектов вАММС и возникающая из-за термических деформаций в начальный моментКоэффициент диффузиивремени волна упругих напряжений в образце.Рисунок11.Коэффициентысамодиффузии в АММС при плавноми резком охлаждении образца отначальнойтемпературыдотемпературы кипящего азота (77 К).1E-121E-201E-28Резкое охлаждениеПлавное охлаждение1E-361E-44100200300400Начальная температура, KВ разделе 4.4.2 было рассчитано, что величина термоупругих напряжений,возникающих в образце, достигает 107-109 Н/м2.
В этом случае на один дефектприходится ∼ 0.1 – 1 эВ дополнительной энергии, что сравнимо с энергиейактивации для вакансий [9].Также было показано, что величина расстояний, на которых происходитперераспределение атомов, связана с количеством прыжков, которое можетсовершить вакансия в аморфном сплаве. Была произведена оценка времениустановления равновесного состояния. Так, при величине самодиффузии D ∼ 10-16 ÷10-17 см2/сек время перехода в равновесное состояние было получено равным 4–7часов. Аналогичное время релаксации было получено экспериментально (рисунок3). Было найдено, что после 6-8 часов обработки магнитные свойства уже непретерпевают дальнейших изменений.В разделе 4.4.3 было показано, что при криообработке в сплавах происходитперераспределение атомов и релаксация внутренних напряжений. Ферромагнитныесвойства металлов и сплавов, а именно, намагниченность насыщения Is икоэрцитивная сила Hc зависят как от фазового состава, так и от состояния19структуры [1].
При этом Is зависит, в основном, лишь от состава, атомного строенияи количественного соотношения фаз, из которых состоит сплав, а Нc, напротив,зависит от структуры сплава.Исходя из данных, полученных в работе [3], была рассчитана зависимостькоэрцитивной силы от объемного содержания включений H C = f (α 2 3 ) для образцаFe60.8Co20.2B14Si5, которое, в свою очередь, зависело от времени криообработки(рисунок 3).Численный расчет изменения магнитных параметров Нc и Is сплава приизменении его структурного состояния, вызванного суммарным воздействиемпластической деформации и термической обработки, был осуществлен сприменением модели, описанной в разделе 3.7 главы 3.
Согласно теории Нееля [10]коэрцитивная сила ферромагнетика, содержащего включения, определяется как:12 2 2π I S 2 KV HC =0,39 + lg ,π I S K (7)где К – коэффициент анизотропии, V – объемное содержание включений.Для модельного расчета было использовано относительное изменениекоэрцитивной силы Нc (7) до криообработки и после нее:H C1H C212 2π I S1 2 2 K1V1 0,39 + lg K π I S1 1 =1 2π I S22 2 2 K 2V2 0,39 + lg K π I S2 2 (8)Объемное содержание включений V было получено из зависимостей, полученных спомощью нейтронной дифракции на аморфных сплавах.После подстановки в формулу (8) соответствующих значений было полученоотношение H C1 H C2 ~ 7 – 12 %, тогда как экспериментальные значения изменениякоэрцитивной силы в процессе криообработки были равны 4–22%.
Таким образом,20предложенная модель позволяет удовлетворительно описать наблюдаемые вэксперименте изменения коэрцитивной силы при криогенной обработке.Изменения намагниченности насыщения можно связать с изменениемусредненного расстояния между атомами железа, кобальта и никеля, котороепроисходит в процессе структурной релаксации сплава.В разделе 4.4.4 сделан вывод, что проходящие в АММС во времякриообработки релаксационные процессы, в результате которых уменьшаетсяколичество дефектов и коэрцитивная сила, также приводят к увеличениюстатическоймагнитнойпроницаемостии,следовательно,кувеличениюпроницаемости, связанной с движением доменных границ [11]:µ0 ∝Is,Hc(9)Этим объясняется рост величины ГМИ в образцах в области средних частот.При более высоких частотах основной вклад в магнитную проницаемость µ вносятпроцессывращениянамагниченностии,поэтому,изменениеГМИприкриообработке в этом диапазоне частот минимально.В заключении приведены основные результаты диссертации.В приложении I приведены схемы и описания нейтронографическихустановок.В приложении II приведены основные характеристики нейтронографическихустановок и нейтронного реактора ИБР-2.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:1.
Проведено комплексное исследование воздействия криообработки на аморфныемагнитные металлические сплавы с различными структурными и магнитнымипараметрами. Показано, что в процессе криообработки в аморфных магнитныхметаллических сплавах на основе Fe, FeCo, FeNi, FeCuNb и CoFe происходятнеобратимые изменения статических и высокочастотных магнитных свойств,21такихкаккоэрцитивнаясила,максимальнаяиндукцияимагнитнаяпроницаемость. Обнаружено уменьшение коэрцитивной силы до 30%,увеличение максимальной индукции до 5%, а также увеличение действительнойкомпоненты комплексной магнитной проницаемости в образцах АММС послекриообработки.2. Обнаружено и исследовано изменение магнитоимпедансных свойств аморфныхмагнитных металлических сплавов под действием криообработки.
Показано,чтокриообработкаприводиткзаметномуувеличениюэффектамагнитоимпеданса в АММС на частотах в диапазоне от 0.1 до 1 МГц.Максимальное изменение (увеличение) импеданса до 50% наблюдается причастотах порядка 100 кГц. Установлено, что изменение магнитоимпеданса ваморфных сплавах прекращается после 4-5 часов криообработки.3. Методом нейтронной дифракции показано, что в процессе криообработки ваморфныхмагнитныхметаллическихсплавахпроисходятнеобратимыеструктурные изменения. Установлено, что криообработка влияет только наближний порядок до 12Å, в то время как в результате отжига при температурахдо 400Сo происходит перераспределение плотности (перестройка структуры) намасштабах порядка 100 Å.4. Предложена модель, описывающая структурные релаксационные процессы вАММС, возникающие при резком охлаждении материала.
На основепредложенной модели рассчитано изменение коэффициентов самодиффузиидефектов при криообработке. Численная оценка изменения коэффициентовсамодиффузии показала, что при охлаждении образца со скоростями порядка22106К/сек,коэффициентсамодиффузиивакансийваморфномсплавеувеличивается на три порядка по сравнению со случаем плавного охлаждения.Показано, что данное изменение коэффициентов самодиффузии может бытьответственно за изменение магнитных свойств.5. Предложена модель, связывающая структурные изменения, возникающие впроцессе криообработки, с изменением магнитных и магнитоимпедансныхсвойств аморфных магнитных металлических сплавов. На основе предложенноймодели проведена численная оценка изменений магнитных параметров вАММС и получено хорошее соответствие результатов моделированияэкспериментальным данным.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАННЫ В РАБОТАХ:1.M.E. Dokukin, N.S.
Perov, A.I. Beskrovnyi, E.B. Dokukin, «Structural relaxationof amorphous metallic alloys», Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 272276S, 2004; p.1151.2.M.E. Dokukin, N.S. Perov, Chong-Oh Kim, CheolGi Kim, «The cryogenictreatment effect on the magneto-impedance properties of the Co- and Fe-basedamorphous ribbons», Physica Status Solidi (a), vol. 202, 2004.3.E.B. Dokukin, A.I. Beskrovnyi, A.I. Kuklin, Yu.S.
Kovalev, M.E. Dokukin, N.S.Perov, Chong-Oh Kim, CheolGi Kim, «Neutron Scattering Investigation Of Co- And FeBased Amorphous Alloys», Physica status solidi (b), 2004 (в печати).4.А.И. Бескровный, Е.Б. Докукин, М.Е. Докукин, Н.С. Перов, «Исследованиеизменениямикроструктурыаморфныхметаллическихсплавов,посленизкотемпературной обработки, методом нейтронной дифракции», «Совещание поисследованиям на реакторе ИБР-2», Дубна, Россия, 2002, стр.72.5.M.E. Dokukin, A.I. Beskrovnyi, E.B. Dokukin, N.S.
Perov, S.G. Zaichenko,«Neutron Scattering Investigation of short-range order changes in amorphous magnetic23metalalloysFe78Cu1Nb4B3.5Si13.5afterlow-temperaturetreatment»,«MoscowInternational Symposium on Magnetism», Moscow, Russia, 2002, p.205.6.A.I. Beskrovnyi, E.B. Dokukin, M.E. Dokukin, N.S.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
