ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЖЕЛЕЗА НА КРИСТАЛЛИЗАЦИЮ АМОРФНОГО СПЛАВА СИСТЕМЫ Co-Fe-B-Nb

  • Никита Андреевич Волков Институт физики твердого тела Российской академии наук
  • Галина Евгеньевна Абросимова Институт физики твердого тела Российской академии наук
Ключевые слова: аморфные сплавы, нанокристаллические сплавы, структура нанокристаллических сплавов, кристаллизация аморфных сплавов, рентгеноструктурный анализ

Аннотация

В современном мире происходит постоянное совершенствование технических приспособлений, для создания которых требуются материалы с лучшими функциональными свойствами. Одними из таких материалов являются аморфные и нанокристаллические сплавы на основе железа и кобальта. Благодаря высоким магнитным характеристикам они хорошо зарекомендовали себя в областях радио- и микроэлектроники. Также известно, что путем формирования в таких сплавах частично-кристаллической структуры эти свойства можно улучшить. Однако стандартным способом изотермического отжига такую структуру сформировать не всегда удается, поэтому для замедления процесса кристаллизации в состав сплавов добавляют легирующие компоненты. Различное содержание внесенных компонентов влияет также на последовательность фазовых превращений при кристаллизации, а так как большинство свойств является структурно-зависимыми, то формирующаяся структура определяет и характеристики материала. Поэтому установление зависимости образующейся структуры в аморфных сплавах после термообработки является важной задачей физики конденсированного состояния.

Методом рентгенографии изучена кристаллизация аморфных сплавов системы Co-Fe-B-Nb. Кристаллизация образцов проводилась с помощью изотермических отжигов сплавов с разным содержанием компонентов при одинаковых условиях. Установлена зависимость образующейся структуры от содержания легирующего компонента. Показано, что образующаяся структура существенно зависит от концентрации железа. При содержании железа 10 ат. % и 16 ат. % структура состоит из нанокристаллов кубического кобальта и твердого раствора железа в кобальте. При уменьшении концентрации до 5 ат. % механизм кристаллизации изменяется: кристаллизация начинается с выделения кристаллов борида Co23B6. Обсуждаются причины влияния концентрации железа в составе сплава на кристаллизацию.

Биографии авторов

Никита Андреевич Волков, Институт физики твердого тела Российской академии наук

аспирант, младший научный сотрудник

Галина Евгеньевна Абросимова, Институт физики твердого тела Российской академии наук

доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник

Литература

1. Chunchu V., Markandeyulu G.M. Magnetoimpedance studies in as quenched Fe73.5Si13.5B8CuV3-XAlNbX // Journal of Applied Physics. 2013. Vol. 113. № 17. P. 17A321.
2. Xiang R., Zhou Sh., Dong B., Zhang G., Li Z., Wang Y., Chang Ch. Effect of Co addition on crystallization and magnetic properties of FeSiBPC alloys // Progress in Natural Science: Materials International. 2014. Vol. 24. № 6. P. 649–654.
3. Greer A.L. Partially or fully devitrified alloys for mechanical properties // Materials Science and Engineering. 2001. Vol. 304-306. № 1-2. P. 68–72.
4. Louzguine D.V., Inoue A. Crystallization Behaviour of Al-Based Metallic Glasses below and above glass transition temperature // Journal of Non-Crystalline Solids. 2002. Vol. 311. № 3. P. 281–293.
5. Aronin A.S., Abrosimova G.E. Reverse martinsite transformation in iron nanocrystals under severe plastic deformation // Materials Letters. 2012. Vol. 83. P. 183–185.
6. Herzer G. Nanocrystalline soft magnetic materials // Physica Scripta. 1993. Vol. 1993. № T49A. P. 307–314
7. Weltscha Z., Klama K., Lovas A. The comparison of hardness and coercivity evolution in various Fe–B based glasses (including FINEMET precursor) during relaxation and crystallization // Acta Physica Polonica A. 2017. Vol. 131. № 4. P. 669–671.
8. Gheiratmand T., Hosseini H.R.M., Davami P., Gjoka M., Loizos G., Aashuri H. Effect of annealing on soft magnetic behavior of nanostructured (Fe0.5CO0.5) 73.5Si13.5B9Nb3Cu1 ribbons // Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 582. P. 79–82.
9. Shivaee H.A., Samadi M., Alihosseini H., Madaah Hosseini H.R. Nanocrystallization kinetics and magnetic properties of the melt spun amorphous (Fe0.5Co0.5)77Si11B9Cu0.6Nb2.4 alloy // Thermochimica Acta. 2014. Vol. 575. P. 64–69.
10. Bayri N., Izgi T., Gencer H., Sovák P., Gunes M., Atalay S. Crystallization kinetics of Fe73.5−xMnxCu1Nb3Si13.5B9 (x=0, 1, 3, 5, 7) amorphous alloys // Journal of Non-Crystalline Solids. 2009. Vol. 355. № 1. P. 12–16.
11. Balcerski J., Brzozowski R., Wasiak M., Polański K., Moneta M. TEM, XRD and DSC analysis of thin films and foils of FeSiBNb alloys doped with Mn // Vacuum. 2009. Vol. 83. № SUPPL. 1. P. S182–S185.
12. Yoshizawa Y., Fujii S., Ping D.H., Ohnuma M., Hono K. Magnetic properties of nanocrystalline FeMCuNbSiB alloys (M: Co, Ni) // Scripta Materialia. 2003. Vol. 48. № 7. P. 863–868.
13. Agudo P., Vázquez M. Influence of Ni on the structural and magnetic properties of NixFe73.5−xSi13.5B9Nb3Cu1 (0≤x≤25) alloys // Journal of Applied Physics. 2005. Vol. 97. № 2. P. 023901.
14. Yoshizawa Y., Yamauchi K. Magnetic properties of FeCuMSiB (M = Cr, V, Mo, Nb, Ta, W) alloys // Materials Science and Engineering A. 1991. Vol. 133. № C. P. 176–179.
15. Yan M., Tong H., Tao S., Liu J. Structural and magnetic properties of Fe73.5Cu1Nb3−xTixSi13.5B9 (x≤3) alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2010. Vol. 505. № 1. P. 264–267.
16. Lu W., Fan J., Wang Y., Yan B. Microstructure and magnetic properties of Fe72.5Cu1M2V2Si13.5B9 (M=Nb, Mo, (NbMo), (MoW)) nanocrystalline alloys // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2010. Vol. 322. № 19. P. 2935–2937.
17. Chau N., Hoa N.Q., The N.D., Vu L.V. The effect of Zn, Ag and Au substitution for Cu in Finemet on the crystallization and magnetic properties // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2006. Vol. 303. № 2 SPEC. ISS. P. e415–e418.
18. Muraca D., Cremaschi V., Moya J., Sirkin H. FINEMENT type alloy without Si: Structural and magnetic properties // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2008. Vol. 320. № 9. P. 1639–1644.
19. Abrosimova G.E., Matveev D.V., Pershina E.A., Aronin A.S. Effect of treatment conditions on parameters of nanocrystalline structure in Al-based alloys // Mater Letters. 2016. Vol. 183. P. 131–134.
20. Conde C.F., Blázquez J.S., Conde A. Nanocrystallization Process of the Hitpern Fe-Co-Nb-B Alloys // Properties and Application of Nanocrystalline Alloys from amorphous Precursor. The Netherlands: Kluwer Academic Publ., 2005. P. 111–121.
21. Nagase T. Formation of various types of globules in CoCuSiB immiscible alloy with amorphous phase // Materials Transactions. 2016. Vol. 57. № 2. P. 156–162.
22. Abrosimova G.E., Volkov N.A., Orlova N.N., Aronin A.S. BCC nanocrystal formation in an amorphous Co-Si-B-Fe-Nb alloy on heating // Materials Letters. 2018. Vol. 219. P. 97–99.
23. Абросимова Г.Е., Аронин А.С., Асадчиков В.Е., Серебряков А.В. Эволюция структуры аморфных сплавов Fe-B и Co-Fe-Si-B при нагреве ниже температуры кристаллизации // Физика металлов и металловедение. 1986. Т. 62. № 3. С. 496–502.
24. Louzguine D.V., Kato H., Kim H.S., Inoue A. Formation of 2–5 nm size pre-precipitates of cF96 phase in a Hf–Co–Al glassy alloy // Journal of Alloys and Compounds. 2003. Vol. 359. № 1-2. P. 198–201.
Опубликован
2019-12-30
Выпуск
Раздел
Технические науки