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

что даже на начальных этапах отжига значения L(t) не пропорциональны t1/2, что является универсальным законом диффузионно-контролируемого роста кристаллов, состав которых отличается от состава материнской фазы [11]. Это обстоятельство, а также неустановленные причины торможения роста нанокристаллов указывают на необходимость дополнительных исследований механизма роста в аморфных сплавах на основе Fe, не содержащих легирующих элементов с большими атомными размерами. Как и в экспериментах по непрерывному нагреву, повышение температуры изотермических выдержек приводит к формированию нанокомпозитных структур с более мелкими средними размерами нанокристаллов a- Fe и более высокой объемной долей. В частности, повышение температуры отжига от 688 до 797 K приводит к снижению средних размеров нанокристаллов от 50 ± 1 до 18 ± 1 нм и увеличению их объемной доли от 0,41 до 0.64.(рис. 4), что соответствует увеличению объемной плотности нанокристаллов от 6,3 х1021 до 2,0х1023 м3. Значительное увеличение объемной плотности нанокристаллов a-Fe в нанофазных композитах, сформированных при температурах > 775 K, является прямым доказательством важной роли процесса зарождения, скорость которого возрастает с температурой. Проведенные в работе с помощью анализатора параметров петли “MS-02 B-H” измерения магнитных характеристик сплава Fe 70 , 8 Co 10 B 10 Si 1 , 5 P 7 Cu 0,7 в исходном аморфном состоянии на частоте 400 Гц дали значения индукции насыщения 1,61 Т (при 8 кА/м) и коэрцитивной силы 29,5 А/м. Ввиду того что необходимое условие для снижения коэрцитивной силы до значений < 1 0 А/м заключается в том, чтобы размеры кристаллов не превышали длины ферромагнитного обмена, которая для сплавов на основе Fe составляет 20-40 нм [12], а формирование нанокомпозитной структуры приводит также к заметному (~ 0,2 T) увеличению индукции насыщения аморфных сплавов системы Fe-B-P-Cu [13], достигнутые в процессе изотермических выдержек структурные параметры нанофазных композитов в сплаве Fe 70 , 8 Co 10 B 10 Si 1 , 5 P 7 Cu 0,7 дают основания предположить, что в исследованном в работе сплаве может быть получен уровень магнитно-мягких свойств, сопоставимый со свойствами сплавов марки «Наномет» [5]. Oднако для более точного прогноза перспектив практического применения исследованного сплава необходимо установить связи между структурными параметрами нанофазных композитов и магнитными свойствами, а также с учетом, что термическая обработка приводит к потере пластичности лент, оптимизировать режимы отжига образцов в форме сердечников. В заключение отметим, что проведенные в работе экспериментальные исследования закономерностей процесса формирования нанокомпозитных структур на первой стадии кристаллизации аморфного сплава Fe 70 , 8 Co 10 B 10 Si 1 , 5 P 7 Cu 0,7 показали, что этот процесс протекает по механизму зарождения и диффузионно­ контролируемого роста нанокристаллов a-Fe, кинетика которого отклоняется от классической. Установлено, что увеличение скорости нагрева и увеличение температуры изотермической выдержки приводит к снижению размеров нанокристаллов, увеличению их объемной доли и, соответственно, объемной плотности. Показано, что в процессе кратковременных (десятки секунд) отжигов аморфных лент в диапазоне температур 775-797 K в них формируются нанокомпозитные структуры со средним размером зерен 18 нм и объемной плотностью > 1023м-3, что, согласно литературным данным, должно приводить к значительному снижению коэрцитивной силы и возрастанию индукции насыщения. Результаты исследований свидетельствуют о потенциальной возможности практического применения исследованного сплава, реализация которой требует дальнейших исследований. Литература 1. Глезер А. М., Пермякова И. Е. Нанокристаллы, закаленные из расплава. М.: Физматлит, 2012. 360 с. 2. YoshizawaY., Oguma S., Yamauchi K. New Fe-based soft magnetic alloys composed of ultrafine grain structure // J. Appl. Phys. 1988. Vol. 64. P. 6044-6046. 3. Nanocrystalline soft magnetic Fe-M-B (M = Zr, Hf, Nb) alloys and their application / A. Makino et al. // Mater. Sci. Eng. 1997. Vol. A226-228. P. 594-602. 4. Makino A. Nanocrystalline soft magnetic Fe-S i-B -P-Cu alloys with high B of 1,8-1,9 N contributable to energy saving // IEEE Trans. Magn. 2012. Vol. 48, no. 4. P. 1331-1335. 5. Zhang Z., Sharma P., Makino A. Role of Si in high Bs and low core-loss Fe 82 , 5 B 10 -*P 4 Cu 0 , 8 Si* nano-crystalline alloys // J. Appl. Phys. 2012. Vol. 112. Part 103902. 6. Development of Fe-based bulk metallic glasses with high saturation magnetization / S. Meng et al. // Scr. Mater. 2014. Vol. 81. P. 24-27. 7. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я.С. Уманский и др. М.:Металлургия, 1982. 632 с. 8. Wesseling P., Ko B. C., Lewandowski J. J. Quantitative evaluation of a-Al nano-particles in amorphous Al87Ni7Gde — comparison of XRD, DSC, and TEM // Scr. Mater. 2003. Vol. 48. P. 1537-1541. 9. Competition driven nanocrystallization in high Bs and low coreloss Fe-S i-B -P-Cu soft magnetic alloys / P. Sharma, X. Zhang et al. // Scr. Mater. 2015. Vol. 95. P. 3-6. 10. Estimation of diffusivity governing primary nanocrystallization and its relation to thermal stability of amorphous phases / V. I. Tkatch et al. // J. Non-Cryst. Sol. 2012. Vol. 358. P. 2727-2733. 11. Zener C. Theory of growth of spherical precipitates from solid solution // J. Appl. Phys. 1949. Vol. 20, no. 10. P. 950-953. 12. Herzer G. Anisotropies in soft magnetic nanocrystalline alloys // J. Magn. Mater. 2005. Vol. 294. P. 99-106. 13. Lasgari H. R., Chu D., Xie S. Composition dependence of the microstructure and soft magnetic properties of Fe- based amorphous/nanocrystalline alloys: A review study // J. Non-Cryst. Sol. 2014. Vol. 391. P. 61-82. 569