ФИЗИКА МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ, 2004, том 98, № 2, с. 56-59
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ _
И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
УДК 539.213.27:539.216.2:537.624
ДЕЗАККОМОДАЦИЯ В АМОРФНЫХ МАГНИТОМЯГКИХ СПЛАВАХ С РАЗЛИЧНОЙ ФОРМОЙ ПЕТЛИ ГИСТЕРЕЗИСА
© 2004 г. В. В. Шулика, А. П. Потапов
Институт физики металлов УрО РАН, 620219 Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18 Поступила в редакцию 04.07.2002 г.; в окончательном варианте - 19.02.2004 г.
Исследована магнитная дезаккомодация в аморфных сплавах на основе Бе и Со с различными формами петель гистерезиса. Показано, что стабилизация доменной структуры, происходящая при термомагнитной обработке в постоянном магнитном поле и приводящая к возникновению прямоугольных смещенных петель гистерезиса, значительно увеличивает величину дезаккомодации. Дестабилизация доменной структуры посредством термомагнитной обработки в высокочастотном магнитном поле, устраняющая локальную индуцированную магнитную анизотропию, снижает величину дезак-комодации.
Изучение дезаккомодации представляет интерес как с теоретической, так и с практической точек зрения. Исследования, проведенные в [1], показали, что дезаккомодация может значительно уменьшать начальную магнитную проницаемость в аморфных ферромагнитных сплавах. Поэтому магнитные характеристики изделий из аморфных сплавов без специальной обработки, стабилизирующей магнитные свойства, могут изменяться в процессе эксплуатации.
Дезаккомодацию в аморфных сплавах связывают с имеющимся в сплаве "свободным объемом", способствующим переориентации атомных пар в доменных границах [2]. Дезаккомодация достаточно полно исследована в аморфных сплавах с симметричными петлями гистерезиса [3, 4]. В [5] показано, что в аморфных сплавах на основе Бе и Со в зависимости от условий обработки могут наблюдаться смещенные по оси полей петли гистерезиса. В аморфных сплавах со смещенны-
ми петлями гистерезиса дезаккомодация мало изучена.
В настоящей работе исследовали связь между дезаккомодацией и формой петли гистерезиса, зависимость дезаккомодации от поля смещения петли гистерезиса1, выясняли возможность ее снижения с помощью новых видов термомагнитных обработок (ТМО) в аморфных сплавах Ре5Со708115Бш и Бе60Со20315Б15.
ЭКСПЕРИМЕНТ Аморфные ленты сплавов Бе60Со20815Б
15 и
Бе5Со708115Б10 с различной магнитострикцией получали методом закалки расплава на вращающийся диск (толщина ленты 20-25 мкм, ширина 5 мм). Из этих лент были приготовлены тороиды с внешним диаметром 30 мм и внутренним 25 мм. Сплав Бе60Со20815Б15 имеет магнитострикцию насыщения = 30 х 10-6, температуру Кюри Тс =
(а) В, Тл
(б)
В, Тл
(в) В, Тл
1 1 0.5 1
-2 0 2
Н, А/м
.......................... )
(г) В, Тл
0.5 1 1 1
-2 0 2
Н, А/м
Рис. 1. Петли гистерезиса аморфного сплава Ре5Со703115Бю после различных обработок:
а - закалка из расплава; б - отжиг при Н = 0; в - термомагнитная обработка в постоянном поле; г - термомагнитная обработка в поле высокой частоты.
1 Поле смещения петли гистерезиса - это поле между центром петли гистерезиса и началом координат.
Ц(0/Ц(О)
Рис. 2. Относительный временной спад проницаемости сплава Ре5Со708115В10 после термомагнитных обработок в высокочастотном (1) и постоянном (2) магнитных полях.
= 550°С, температуру кристаллизации Ткр = 490°С. Для сплава Ре5Со708115В10 - ^ = 0.5 х 10-6, ТС = = 388°С, Ткр = 510°С. Для снятия внутренних напряжений образцы отжигали в вакууме при определенных температурах.
Смещенные петли гистерезиса получали путем термомагнитной обработки образцов в постоянном магнитном поле. Напряженность магнитного поля Н при ТМО составляла ~15НС, где НС - коэрцитивная сила. Для получения различных значений поля смещения петли гистерезиса ТМО проводили при разных температурах [5]. Симметричные петли гистерезиса получали несколькими методами: закалкой расплава, отжигом при Н = 0, термомагнитной обработкой в поле высокой частоты (/ = 80 кГц) [6], комплексной термомагнитной обработкой, которая заключалась в отжиге образцов в определенном температурном интервале с одновременным действием магнитного поля высокой частоты и постоянного поля. Температуру нагрева образцов при комплексной ТМО находили из минимума на кривой температурной зависимости начальной магнитной проницаемости ц. В [7] показано, что температура первого минимума на кривой ц(Т) соответствует оптимальной температуре нагрева образцов при ТМО.
АН А/м
Т, °С
Рис. 3. Зависимость поля смещения петли гистерезиса от температуры термомагнитной обработки в постоянном поле для сплава Ре5Со708115Вю.
Регистрировали статические петли гистерезиса и магнитную проницаемость. Магнитную проницаемость определяли в поле напряженностью 1 мЭ при частоте перемагничивания 140 Гц. Перед измерением проницаемости образец размагничивали в течение 10 с переменным током (f = = 50 Гц). При этом образец намагничивали практически до насыщения, затем амплитуду переменного поля плавно уменьшали до нуля. Измерения ц проводили после размагничивания через 5 с, 1 мин, 2 мин, 3 мин и далее до 30 мин.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На рис. 1 представлены частные петли гистерезиса образца сплава Ре5Со708115В 10 после закалки расплава, после отжига, ТМО в постоянном магнитном поле и ТМО в магнитном поле высокой частоты (f = 80 кГц). Видно, что быстрозака-ленный образец имеет округлую симметричную петлю гистерезиса. После отжига без поля петля гистерезиса становится перетянутой. После ТМО в постоянном магнитном поле петля прямоугольная, но появляется смещение петли (АН) по оси полей Н. ТМО в магнитном поле, изменяющемся с частотой 80 кГц, приводит к симметричной непрямоугольной петле гистерезиса с наименьшей коэрцитивной силой. ТМО в поле высокой часто-
Таблица 1. Дезаккомодация в сплаве Ре5Со708115В10 после различных обработок
Обработка Закалка расплава Отжиг ТМО в постоянном поле ТМО в высокочастотном поле
ц (4 мин) ДА, % 15 4500 8 5200 30 48000 3
58
ШУЛИКА, ПОТАПОВ
Рис. 4. Петли гистерезиса аморфного сплава Ре60Со20315В15 после различных обработок:
а - закалка из расплава; б - отжиг при Н = 0; в - термомагнитная обработка в постоянном поле; г - комплексная термомагнитная обработка.
ты является аналогом ТМО во вращающемся магнитном поле2.
На рис. 2 показан относительный временной спад проницаемости для сплава Ре5Со708115В10 после ТМО в высокочастотном и постоянном магнитных полях. В табл. 1 приведены значения начальной магнитной проницаемости и дезаккомо-дации (ДА) для образца сплава Ре5Со708115В10 после различных видов обработок.
Величина ДА определяется по формуле ДА(г) =
= ц( 0) -ц( 0 х Ш0%, где ц(0) и ц(г) - проницае-ИЛ 0)
мость, измеренная сразу и через время г после размагничивания. В данной работе ц(0) и ц(г) измеряли соответственно через 5 с и через 4 мин после размагничивания (как видно из рис. 2, процесс дезаккомодации практически заканчивается через 4 мин после размагничивания образца).
Из табл. 1 видно, что отжиг снижает дезакко-модацию практически в два раза по сравнению с ДА в исходном состоянии. По-видимому, это связано с затруднением смещения атомов из одних положений в другие из-за уменьшения "свободного объема" в результате термообработки.
Стабилизация доменной структуры в намагниченном состоянии, происходящая при ТМО в постоянном поле и приводящая к возникновению прямоугольных смещенных петель гистерезиса на частных циклах перемагничивания, дает резкое увеличение дезаккомодации (см. табл. 1, рис. 2). После ТМО в высокочастотном поле в образцах с дестабилизированной доменной структурой, имеющих округлую симметричную петлю гистерезиса, дезаккомодация снижается.
Для изучения зависимости дезаккомодации от величины поля смещения петли гистерезиса была проведена серия последовательных отжигов в по-
2 При ТМО в поле, изменяющемся с частотой 80 кГц, пере-магничивание аморфных ферромагнетиков осуществляется процессом вращения намагниченности. При отжиге в таком поле индуцированная магнитная анизотропия не возникает [6].
стоянном магнитном поле при температурах от 250° до 400°С. После каждой обработки регистрировали петли гистерезиса и определяли поле смещения, измеряли начальную магнитную проницаемость в зависимости от времени после размагничивания.
На рис. 3 показана зависимость поля смещения петли гистерезиса (АН) от температуры ТМО для образцов сплава Ре5Со708115В10. В табл. 2 представлена величина дезаккомодации для образцов сплава Ре5Со708115В10 с различным значением поля смещения. Видно, что с увеличением поля смещения дезаккомодация увеличивается, что, по-видимому, связано со структурными изменениями, происходящими при термомагнитной обработке и ведущими к стабилизации доменной структуры3.
Результаты для аморфного сплава Ре60Со20815В15 представлены на рис. 4 и в табл. 3. На рис. 4 представлены частные петли гистерезиса после закалки расплава, после отжига без магнитного поля, после ТМО в постоянном магнитном поле и после комплексной ТМО. Как и для сплава Ре5Со708115В10, закаленный образец имеет округлую симметричную петлю гистерезиса. После отжига без поля петля гистерезиса становится перетянутой. Отжиг в постоянном магнитном поле приводит к смещенной петле гистерезиса. В результате комплексной ТМО петля становится симметричной с высоким коэффициентом прямоугольности. В табл. 3 приведены значения начальной магнитной проницаемости и дезаккомодации после указанных выше обработок для образцов сплава Бе60Со20815В15. Видно, что отжиг без магнитного поля снижает дезаккомодацию по сравнению с быстрой закалкой расплава. Наибольшая дезаккомодация наблюдается в образце со смещенной прямоугольной петлей гистерезиса. После комплексной ТМО
3 В [5] показано: небольшие смещения петель гистерезиса (1-2 Нс) вызваны дисперсными кластерами а-Со. Значительные смещения петель гистерезиса обусловлены выделениями дисперсных фаз Со281 и Ре381 с высокой коэрцитивной силой, направление намагниченности в которых определяется направлением магнитного поля при ТМО.
Таблица 2. Дезаккомодация в образцах сплава Fe5Co70Si15B10 с различными полями смещения
АН, A/м 0.3 1.0 1.75 3.75 5.2
ДА, % 11 23 44 60 66
Таблица 3. Дезаккомодация
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.