химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

735Cu1Nb3Si|,5B9 со средним размером зерен примерно 10 нм имеет очень низкую коэрцитивную силу Ис - 0,5 А/м. Высокая чувствительность магнитной проницаемости, коэрцитивной силы, намагниченности насыщения, магнитост-рикции и других магнитных характеристик этих сплавов к их микроструктуре послужила причиной активных исследований условий кристаллизации аморфных сплавов [163, 561—571].

В [162, 500] показано, что предварительная деформация (около 6 %) прокаткой ленты аморфного сплава Fe735Cu,Nb3SiI35B9 с последующим часовым отжигом при 813—820 К дополнительно

164 уменьшает зерна от 8—10 до 4—6 нм. Низкотемпературный отжиг сплава при 723 К в течение 1 ч и последующий кратковременный отжиг при 923 К в течение 10 с привел к получению нанокристаллической структуры с размером зерен 4—5 нм. Фазовый состав сплавов, полученных этими способами, был такой же, как после обычной кристаллизации при 810—820 К.

В настоящее время известны и другие магнитомягкие нано-кристаллические сплавы, получаемые кристаллизацией аморфных сплавов. Сплавы Fe—М—С, Fe—М—В, Fe—М—N и Fe— М—О (М—Zr, Hf, Nb, Та, Ti) (см. рис. 5.12) при среднем размере зерен 10 нм имеют намагниченность насыщения 1,5—1,7 Тл, проницаемость ц = 4000—5000 и малую (менее 10-6) величину магнитострикции [165, 560, 572, 573].

Исследование нанокристаллических сплавов Fe—М—В (М— Zr, Hf, Nb) [574] показало, что их магнитные свойства можно значительно улучшить, увеличив скорость нагрева до температуры, при которой проводится кристаллизационный отжиг. Так, магнитная проницаемость и. сплава Fe90Nb7B3, отожженного для кристаллизации при 923 К в течение 1 ч, составляла 2400 и 29 000 при скорости нагрева 0,008 и 3,3 К/с соответственно; коэрцитивная сила сплава при тех же скоростях нагрева была равна 20 и 5 А/м соответственно. Высокая скорость нагрева позволяла получать более узкое распределение зерен выделяющейся тонкодисперсной ОЦК-фазы по размеру и уменьшить средний размер зерна: при скорости нагрева 0,042 К/с он составлял 19,8 нм, а при скорости нагрева 3,3 К/с — 13,3 нм. Коэрцитивная сила Нг нанокристаллических сплавов Fe78_93M5_, ,В2_| | (М—Zr, Hf, Nb) в области размера зерен d < 35 нм пропорциональна d5,2 и быстро растет с увеличением размера зерна; при 35 < d < 100 нм коэрцитивная сила Нс ~ 1200—1300 А/м и не зависит от размера зерна. Введение в сплавы Fe—М—В небольших легирующих добавок позволяло добиться дополнительного улучшения магнитных свойств [574]. Например, магнитная проницаемость сплава FeMNb7B9, отожженного при 923 К в течение 1 ч со скоростью нагрева 3,3 К/с, составляла примерно 34 000; введение небольшого количества галлия и кристаллизация в таких же условиях позволили получить нанокристаллический сплав FeK3Nb7B9Ga, с магнитной проницаемостью 38 000 при частоте 1 кГц.

Мягкие магнитные сплавы систем Fe—Си—Nb—Si—В и Fe— М—В (где М—Zr, Hf, Nb или Та), получаемые быстрой закалкой

165

в виде ленты, неустойчивы при высокой температуре. Между тем в ряде случаев, например для использования в записывающих магнитных головках, требуются тонкопленочные мягкие магнитные материалы, имеющие термическую стабильность, достаточную, чтобы сохранить свои свойства в процессе высокотемпературного соединения с подложкой. Этим требованиям отвечают наноструктурные композитные материалы систем Fe— М—С, Со—М—С и Ni—М—С (М— переходный металл IV или V группы) [559, 572, 575]. Пленки аморфных сплавов наносят распылением и затем кристаллизуют при Т - 700 К. В результате получают нанокристаллическую металлическую матрицу с зернами Fe размером примерно 10 нм, в которой (главным образом в тройных стыках зерен) распределены наночастицы карбида МС размером около 1—4 нм [576]. Наиболее изучена система Fe—Та—С, сплавы которой имеют высокую термическую стабильность и могут сохранять нанокристаллическую структуру до температуры 1000 К. Для сравнения можно напомнить, что в нанокристаллическом Ni, не содержащем карбида, рост зерен начинается уже при Т — 350 К [577]. Повышенная термическая стабильность наноструктуры обусловлена сцеплением границ зерен a-Fe с наночастицами карбида тантала ТаС. При кристаллизации сплавов Fe—Та—С сначала образуются кристаллиты a-Fe, в процессе роста которых тантал и углерод выделяются в аморфную фазу и образуют (при эквиатомном соотношении) дисперсные наноразмерные выделения стехиометрического карбида ТаС. В случае, если имеется избыток тантала или углерода, могут образовываться другие соединения. Согласно [578], наилучшие мягкие магнитные свойства имеет сплав Fes, 4ТайзСшз.

Кристаллизация аморфных сплавов позволяет получать не только магнитомягкие, но и магнитожесткие нанокристалличес-кие материалы с высокой коэрцитивной силой. В [162] показано, что отжиг в течение 1 ч при 823 К аморфных мягких магнитных (Я, < 40 А/м) сплавов Fes,Si7Bl2, Fe^Cr^NiySijB,,^ (А- = 3 или 5) привел к увеличению Н, в 125—700 раз. Кристаллизация при 873 К в течение 1 ч или быстрая кристаллизация в течение 10 с при 923 К аморфного мягкого магнитного сплава Fe5Co7|,Si,5BK, с Яг < 1 А/

страница 59
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

Скачать книгу "Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства" (1.38Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
престиж самба кресло
Фирма Ренессанс лестница в квартире на второй этаж - всегда надежно, оперативно и качественно!

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(29.04.2017)