Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

Относительно большая ширина дифракционных линий (110) a-Fe на дифрактограмме образца, нагретого до температуры завершения первой стадии кристаллизации (рис. 1, кривая 2), указывает на малые размеры формирующихся нанокристаллов. Расчеты показали, что нагрев со скоростью 10 K/мин до температуры 760 K приводит к формированию нанокристаллов a-Fe, средний размер которых составляет 46 ± 1 нм, а объемная доля — 0,47 ± 0,03. Увеличение скорости нагрева от 10 до 40 K/мин приводит к смещению температур, соответствующих максимумам скоростей первой стадии кристаллизации от 707 до 732 K, а второй — от 799 до 824 K, однако сдвиг процесса кристаллизации в область более высоких температур не приводит к качественным изменениям структурных состояний. Тем не менее анализ дифрактограммы образца, нагретого со скоростью 40 K/мин до температуры 775 K, показал, что в этих условиях формируется структура, состоящая из более мелких кристаллов a-Fe (32 ± 1 нм), но с более высокой их объемной долей (0,52 ± 0,03). Таким образом, результаты исследования кристаллизации металлического стекла Fe 7 o, 8 CoioBioSii, 5 P 7 Cuo ,7 в неизотермических условиях показали, что на первой стадии процесса формируются нанофазные композиты, размеры нанокристаллов a-Fe в которых снижаются при увеличении скорости нагрева, а объемная доля и, соответственно, объемная плотность возрастают. Однако, размеры нанокристаллов a-Fe в нанокомпозитных структурах, формирующихся в условиях нагрева со скоростями < 40 K/мин, относительно велики, а их объемная плотность недостаточна, чтобы обеспечить существенное улучшение магнитно-мягких свойств [9]. С другой стороны, контролируемое увеличение скорости нагрева для формирования более мелкодисперсных нанокристаллов представляет определенные технические трудности, поэтому в работе была проведена серия изотермических отжигов ленточных образцов в диапазоне температур 688-797 K. Как отмечалось выше, отжиги проводили в ванне из расплава солей, что обеспечивало прогрев образцов со средней скоростью 200 K/с, а структурное состояние образцов контролировали путем непрерывного измерения их электрического сопротивления. Эксперименты показали, что на изотермах наблюдается два участка снижения ЭС, которые, как показали рентгенографические исследования, полностью соответствуют двум стадиям кристаллизации стекла Fe 7 o, 8 CoioBioSii, 5 P 7 Cuo ,7 при нагреве с постоянной скоростью. Оцененные по изотермам ЭС времена начала второй стадии кристаллизации составили от нескольких часов при температурах отжига ниже 740 K до десятков секунд при температурах выше 780 K. Измерения средних размеров нанокристаллов a-Fe (L) и их объемной доли (X) в процессе изотермических выдержек показали, что оба параметра нанокомпозитных структур в исследованном сплаве возрастают по кривым с насыщением (рис. 3). Аналогичный характер изменений L иX, указывающий на торможение процесса роста кристаллов (вплоть до полной остановки), наблюдался также в ряде других сплавах системы Fe-B -S i-P - Cu [9]. Наблюдаемая особенность динамики изменения структурных параметров является типичной для процесса нанокристаллизации, который характерен для сплавов типа «Файнмет» и широкого круга стекол на основе Al, легированных редкоземельными и переходными металлами [10]. Следует отметить, что эффект торможения процесса формирования нанокомпозитной структуры в аморфном сплаве Fe 7 o, 8 CoioBioSii, 5 P 7 Cuo ,7 наблюдается и в условиях нагрева с постоянной скоростью, что проявляется в асимметричной (затянутой в высокотемпературную область) форме максимумов скорости тепловыделения на термограммах ДСК (рис. 2). t, с T, K Рис. 3. Изменения средних размеров Рис. 4. Зависимость средних размеров нанокристаллов a-Fe (•) и их объемной доли (о) нанокристаллов a-Fe (•) и их объемной доли в процессе изотермического отжига при (о) от температуры изотермических выдержек температуре 713 K до завершения процесса нанокристаллизации Однако, если в аморфных сплавах на основе Al и типа «Файнмет» блокировка процесса диффузионно­ контролируемого роста нанокристаллов a-Fe и Al обусловлена крупными атомами соответственно Nb и редкоземельных элементов с низкой диффузионной подвижностью, то в составе исследованного сплава, как и в других нанофазных композитах системы Fe-B-Si-P-Cu, присутствуют только относительно мелкие атомы металлоидов. Более того, анализ изменений размеров нанокристаллов в сплаве Fe 7 o, 8 CoioBioSii, 5 P 7 Cuo ,7 показал, 568