научная статья по теме ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ПАРОМ ПОВЕРХНОСТИ ЛЕНТ АМОРФНЫХ МАГНИТОМЯГКИХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА Физика

Текст научной статьи на тему «ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ПАРОМ ПОВЕРХНОСТИ ЛЕНТ АМОРФНЫХ МАГНИТОМЯГКИХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА»

ФИЗИКА МЕТАЛЛОВ И МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ, 2014, том 115, № 6, с. 563-572

^ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА

УДК 537.624:539.213.2

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ПАРОМ ПОВЕРХНОСТИ ЛЕНТ АМОРФНЫХ МАГНИТОМЯГКИХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА © 2014 г. Н. А. Скулкина, О. А. Иванов, И. О. Павлова, О. А. Минина

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, 620000 Екатеринбург, ул. Мира, 19 e-mail: nadezda-skulkina@yandex.ru Поступила в редакцию 03.10.2013 г.; в окончательном варианте — 10.12.2013 г.

Исследовали взаимодействие с водяным паром поверхности лент аморфных магнитомягких сплавов с положительной магнитострикцией насыщения на основе железа и влияние этого взаимодействия на распределение намагниченности и магнитные свойства Результаты исследования показали, что во время термической обработки на воздухе взаимодействие поверхности лент аморфных магнитомягких сплавов с водяным паром при нагревании образцов и на начальной стадии изотермической выдержки оказывает существенное влияние на распределение намагниченности и формируемый уровень магнитных свойств. Предварительная обработка при комнатной температуре водяным паром поверхности ленты в закаленном состоянии способствует увеличению псевдоодноосных растягивающих напряжений вдоль оси ленты из-за образования во время отжига повышенной концентрации внедренных в поверхность ленты атомов водорода и кислорода в этом направлении. При определенных режимах термообработки это приводит к увеличению объема доменов с намагниченностью, ориентированной вдоль оси ленты в ее плоскости, и позволяет существенно повысить эффективность термообработки на воздухе.

Ключевые слова: магнитная проницаемость, намагниченность, аморфные магнитомягкие сплавы, термическая обработка, скорость охлаждения, температура изотермической выдержки.

БО1: 10.7868/80015323014060138

Исследование влияния термической обработки на воздухе на распределение намагниченности и магнитные свойства лент аморфных магнитомягких сплавов на основе железа показало, что одной их важных причин формирования уровня магнитных свойств является взаимодействие поверхности ленты с находящимся в атмосфере водяным паром [1—6]. Такое взаимодействие приводит к наводороживанию и оксидированию ее поверхности, которое является анизотропным и связано с распределением намагниченности в исходном (закаленном) состоянии ленты. Поскольку после закалки в плоскости ленты индуцируются псевдоодноосные растягивающие напряжения поперек ее оси [7], а роль анизотропии формы нивелируется с ростом температуры, при температуре изотермической выдержки именно они играют главную роль в распределении внедренных в поверхность ленты атомов. Переориентация намагниченности в процессе термической обработки в направление, перпендикулярное оси ленты в ее плоскости, приводит, как это следует из теории направленного упорядочения [8], к образованию вдоль оси ленты повышенной концентрации атомов водорода и кислорода, индуцирующей в этом

направлении псевдоодноосные растягивающие напряжения, способствующие дополнительному улучшению магнитных свойств. При комнатной температуре большая часть намагниченности ориентирована вдоль оси ленты. Это связано с преобладающим влиянием энергии анизотропии формы на распределение намагниченности в лентах исследуемых сплавов. Причем, даже в закаленном состоянии при комнатной температуре влияние анизотропии формы преобладает над поперечным характером анизотропии индуцированных закалкой растягивающих напряжений. Поэтому интересно проследить, насколько сильным будет влияние обработки паром при комнатной температуре поверхности лент исследуемых сплавов и каким будет характер этого влияния на формирование уровня магнитных свойств при последующих термических обработках.

Исследование влияния обработки паром на распределение намагниченности в лентах аморфных магнитомягких сплавов проводили на образцах сплавов Ре81В13814С2 (УСР), и Бе^М^^В^ (2НСР) с положительной магнитострикцией насыщения в форме полос размерами 120 х 10 х х 0.025 мм, вырезанных из промышленной ленты

(а)

4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000

500 -

5000 4500 4000 3500 3000 ^ 2500 2000 1500 1000 500

(б)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 И, А/м

20

40 60 И, А/м

80 100

Рис. 1. Зависимости магнитной проницаемости от поля для образцов аморфных магнитомягких сплавов Рв77№1819В1з (а) и Рв81В1з814С2 (б) в закаленном состоянии и после обработки водяным паром (кривые 1 и 2 соответственно).

производства Ашинского металлургического завода. Обработку паром (ОП) осуществляли при комнатной температуре, выдерживая образцы в зоне пара в течение 10—15 мин. Измерение кривых намагничивания, петель гистерезиса в статическом режиме перемагничивания проводили ин-дукционно-импульсным методом. Погрешность измерения значений магнитного поля и индукции не превышала 2%. Распределение намагниченности в ленте определяли с помощью разработанной методики по измерениям зависимости остаточной индукции от максимальной с использованием

корреляционной зависимости между объемом доменов с ортогональной (Корг) намагниченностью и максимальными значениями остаточной индукции с погрешностью не превышающей 5% [9].

Результаты влияния пара на максимальную магнитную проницаемость и распределение намагниченности исследуемых образцов в закаленном состоянии показаны на рис. 1, 2 и в табл. 1 и 2. Видно, что обработка паром поверхности лент практически не оказывает влияния на относительные объемы доменов с ортогональной и пла-нарной (Упл) намагниченностью как для образцов

Таблица 1. Влияние обработки паром поверхности ленты в закаленном состоянии на распределение намагниченности в образцах аморфных магнитомягких сплавов Ре77№1819В13 и Ре81В13814С2

Сплав Состояние ленты V % г орт' /и VШI, % V90, % ^80, %

Закаленное 42 58 19 39

Ре^М^^В^

После обработки паром 42 58 24 34

Закаленное 38 62 20 42

Ре81В13^4С2

После обработки паром 38 62 26 36

0

0 0.2 0.4 0.6 0 0.2 0.4 0.6

Б, Тл Б, Тл

Рис. 2. Зависимости коэрцитивной силы и потерь на гистерезис от индукции образцов сплава Ре81Б1з814С2 в исходном (закаленном) состоянии и после обработки паром (кривые 1 и 2 соответственно).

сплава Бе—N1—81—Б, так и для образцов сплава Ре—Б—81—С, поскольку влияние индуцируемых обработкой плоских напряжений в этом случае существенно меньше соответствующего влияния закалочных напряжений и формы образца. Тем не менее, в результате обработки паром происходит перераспределение намагниченности в плоскости ленты: увеличивается объем образца, с пла-нарной намагниченностью, ориентированной поперек оси образца (К90), за счет уменьшения объема доменов с намагниченностью, ориентированной вдоль его оси (К180). Причем характер

перераспределения намагниченности в плоскости ленты одинаков как для образцов разных сплавов, так и для образцов сплава Ре-Б-81—С, вырезанных вдоль и поперек оси ленты. Поскольку при комнатной температуре влияние формы образца на распределение намагниченности является определяющим и приводит к преимущественной ориентации намагниченности вдоль оси образца в плоскости ленты, повышенная концентрация внедренных в поверхность ленты атомов водорода и кислорода образуется поперек его оси. В этом направлении индуцируются псевдо-

Таблица 2. Влияние обработки паром поверхности образцов ленты аморфного магнитомягкого сплава Ре81Б13814С2 в закаленном состоянии, вырезанных вдоль и поперек ее оси, на максимальную магнитную проницаемость и распределение намагниченности

Состояние ленты Серия образцов Мгаах V % г орт' /и ^0, % ^80, % ^80^0

Закаленное 4500 30 21 49 2.3

После обработки паром Продольные 4200 30 28 42 1.5

Относительное изменение, % -7 0 33 -14

Закаленное 14100 18 14 68 4.9

После обработки паром Поперечные 12400 18 27 55 2.0

Относительное изменение, % -12 0 93 -19

Таблица 3. Максимальная магнитная проницаемость и распределение намагниченности в образцах ленты аморфного магнитомягкого сплава Ре77№1$19В13 после термической обработки на воздухе при 430°С и последующей обработки паром

Состояние ленты М-шах V % ' орт' /и Vпл, % ^^90, % ^80, %

ТО 32500 13 87 19 68

После обработки паром 21100 13 87 32 55

одноосные растягивающие напряжения, которые повышают объем доменов с планарной намагниченностью, ориентированной поперек оси образца. Уменьшение объема доменов с намагниченностью, ориентированной вдоль оси образца, является основной причиной снижения максимальной магнитной проницаемости, увеличения коэрцитивной силы и потерь на гистерезис при обработке образцов паром (см. рис. 1, 2; табл. 1 и 2). Анализ результатов, приведенных в табл. 2, показывает, что для образцов сплава Ре81В13814С2, вырезанных из ленты шириной 140 мм вдоль и поперек ее оси, степень относительного изменения максимальной магнитной проницаемости и объемов доменов с планарной намагниченностью различна. В исходном (закаленном) состоянии образцы, вырезанные поперек оси ленты, обладают большим объемом доменов с планарной намагниченностью, ориентированной вдоль оси образца, что соответствует минимуму энергии анизотропии формы и внутренних индуцированных закалкой растягивающих напряжений. В этом случае, по сравнению с продольными образцами, обработка паром поверхности образцов способствует образованию более высокой концентрации внедренных в поверхность ленты атомов водорода и кислорода поперек оси образца. Следовательно, в этом направлении индуцируются псевдоодноосные растягивающие напряжения более высокого уровня, нежели в образцах, вырезанных вдоль оси ленты, что способствует дополнительному уменьшению объема доменов с планарной намагниченностью, ориентированной вдоль оси образца.

Результаты влияния обработки паром поверхности ленты при комнатной температуре на распределение намагниченности и максимальную магнитную проницаемость образцов сплава Ре—№—81—В, предварительно прошедших термическую обработку (ТО) на воздухе при 430°С с длительностью изотермической выдержки 1 мин представлены в табл. 3. Поскольку и в этом случае при комнатной температуре результирующая намагниченность в плоскости ленты ориентирована вдоль оси обр

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Физика»