Вышедшие номера
Влияние температуры продолжительного отжига на структуру и магнитные свойства нанокристаллического сплава FeSiNbCuB
Президиум УрО РАН , теме «Магнит», АААА-А18-118020290129-5
Президиум УрО РАН , Программа УрО РАН, 18-10-2-5
Ершов Н.В. 1, Черненков Ю.П. 2, Лукшина В.А. 1,3, Смирнов О.П. 2, Шишкин Д.А. 1
1Институт физики металлов им. М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
2Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова, Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", Гатчина, Ленинградская область, Россия
3Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия
Email: nershov@imp.uran.ru, Chernenkov_YP@pnpi.nrcki.ru, lukshina@imp.uran.ru, smirnov_op@pnpi.nrcki.ru, shishkin@imp.uran.ru
Поступила в редакцию: 3 марта 2021 г.
В окончательной редакции: 8 марта 2021 г.
Принята к печати: 8 марта 2021 г.
Выставление онлайн: 11 апреля 2021 г.

Исследуется зависимость мягких магнитных свойств сплава Fe73.5Si13.5Nb3Cu1B9 от температуры отжига Tan, который проводился на воздухе в течение 2 h при температурах от 520 до 620oC. Показано, что с повышением Tan петля магнитного гистерезиса существенно уширяется и становится более наклонной, уменьшается температура Кюри аморфной матрицы, окружающей нанокристаллы alpha-FeSi. Атомная структура и фазовый состав образцов сплава исследованы методом рентгеновской дифракции в геометрии на просвет. После отжига при температурах до 580oC нанокристаллы содержат преимущественно фазу D03 (стехиометрия Fe3Si) и имеют средний размер около 7 nm. Их относительная доля в сплаве увеличивается по мере роста температуры за счет дополнительной диффузии железа из матрицы в нанокристаллы. После отжигов при Tan≥600oC средний размер нанокристаллов увеличивается, в дифрактограммах появляются рефлексы кристаллов боридов железа. Ухудшение магнитомягких свойств нанокристаллического сплава Fe73.5Si13.5Nb3Cu1B9 при повышении температуры отжига от 520 до 580oC объясняется уменьшением концентрации кремния в нанокристаллах FeSi, которое приводит к росту константы магнитокристаллической анизотропии. Ключевые слова: магнитомягкие материалы, сплав Finemet, зависимость мягких магнитных свойств от температуры отжига.
  1. U. Enz. Magnetism and Magnetic Materials: Historical Developments and Present Role in Industry and Technology. In: Handbook of Magnetic Materials / Ed. E.P. Wohlfarth. North-Holland Publishing Company, Amsterdam (1982). V. 3. P. 1. https://doi.org/10.1016/S1574-9304(05)80087-2
  2. Y. Yoshizawa, S. Oguma, K. Yamauchi. J. Appl. Phys. 64, 6044 (1988). https://doi.org/10.1063/1.342149
  3. G. Herzer. Nanocrystalline soft magnetic Alloys. In: Handbook of Magnetic Materials / Ed. K.H.J. Buschow. Vacuumschmelze, Hanau (1997). V. 10. P. 415. https://doi.org/10.1016/S1567-2719(97)10007-5
  4. F. Fiorillo, G. Bertotti, C. Appino, M. Pasquale. Soft Magnetic Materials. In: Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering. John Wiley \& Sons, Inc., Hoboken (2016). P. 1. doi:10.1002/047134608x.w4504.pub2
  5. M. Muller, H. Harada, H. Warlimont. Magnetic Materials. In: Springer Handbook of Materials Data (2nd ed.). / Eds H. Warlimont, W. Martienssen. Springer International Publishing, N.Y. (2018). P. 753. DOI https://doi.org/10.1007/978-3-319-69743-7
  6. F. Johnson, A. Hsaio, C. Ashe, D. Laughlin, D. Lambeth, Mi.E. McHenry. Proceedings of the 1st IEEE Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO 2001). (28-30 оctober 2001) Maui, Hawaii. Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc, 1-6 (2001). ISBN: 0-7803-7215-8
  7. M.A. Willard, M. Daniil. Nanocrystalline Soft Magnetic Alloys. Two Decades of Progress. In: Handbook of Magnetic Materials / Ed. K.H.J. Buschow. Elsevier, Amsterdam (2013). Ch. 4. V. 21. P. 173. DOI: 10.1016/B978-0-444-59593-5.00004-0
  8. G. Herzer. IEEE Trans. Magn. 26, 1397 (1990). DOI: 10.1109/20.104389
  9. R.S. Turtelli, V.H. Duong, R. Grossinger, M. Schwetz, E. Ferrara, N. Pillmayr. IEEE Trans. Magn. 36, 508 (2000). DOI: 10.1109/20.825825
  10. M. LoBue, V. Basso, C. Beatrice, P. Tiberto. IEEE Trans. Magn. 36, 5, 3035 (2000). DOI: 10.1109/20.908669
  11. S.V. Komogortsev, G.S. Krainova, N.V. Il'in, V.S. Plotnikov, L.A. Chekanova, I.V. Nemtsev, G.Yu. Yurkin, R.S. Iskhakov, D.A. Yatmanov. Inorg. Mater. Appl. Res. 11, 177 (2020). https://doi.org/10.1134/S2075113320010219
  12. F. Wan, A. He, J. Zhang, J. Song, A. Wang, C. Chang, X. Wang. J. Electron. Mater. 45, 4913 (2016). https://doi.org/10.1007/s11664-016-4643-x
  13. T. Gunes. J. Non-Cryst. Solids 513, 97 (2019). Doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2019.03.024
  14. M. Xiao, Z. Zheng, L. Ji, X. Liu, Z. Qiu, D. Zeng. J. Non-Cryst. Solids 521, 119546 (2019)
  15. H.A. Shivaee, A. Castellero, P. Rizzi, P. Tiberto, H.R.M. Hosseini, M. Baricco. Met. Mater. Int. 19, 643 (2013). doi: 10.1007/s12540-013-4003-9
  16. C. Smith, S. Katakam, S. Nag, Y.R. Zhang, J.Y. Law, R.V. Ramanujan, N.B. Dahotre, R. Banerjee. Met. Mater. Trans. A 45, 2998 (2014)
  17. S. Atalay, P.T. Squire, I. Todd, H.A. Davies, M.R.J. Gibbs. Magnetoelastic properties of Al-substituted Finemet alloys. IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG-2000). (9-13 april 2000), Toronto, Ontario, Canada. BD-03 (2000). DOI: 10.1109/INTMAG.2000.871900
  18. G. Manginas, G. Ababei, A. Damian, G. Stoian, M. Grigoras, M. Tibu, H. Chiriac, T.A. Ovari, N. Lupu. Collective behavior of nanograins in Co-substituted Fe-based nanocrystalline alloys. IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG-2018), (23-27 april 2018), Singapore. 1800BB12 (2018). DOI: 10.1109/INTMAG.2018.8508102
  19. V.H. Duong, R.S. Turtelli, R. Grossinger. IEEE Trans. Magn. 32, 4821 (1996). DOI: 10.1109/20.539163
  20. Q. Zhu, Z. Chen, S. Zhang, Q. Li, Y. Jiang, P. Wu, K. Zhang. J. Magn. Magn. Mater. 487, 165297 (2019)
  21. Y. Han, R. Wei, Z. Li, F. Li, A. Wang. J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 28, 10555 (2017). DOI: 10.1007/s10854-017-6829-2
  22. I. Todd, H.A. Davies, M.R.J. Gibbs, D. Kendall, R.V. Major. Mater. Res. Soc. Symp. (Symposium H --- Advanced Hard and Soft Magnetic Materials) 577, 493 (1999). DOI: https://doi.org/10.1557/PROC-577-493
  23. H.S. Todd Liu, C.H. Yin, X.X. Miao, Z.D. Han, D.H. Wang, Y.W. Du. Mater. Sci. Technol. 24, 45 (2008)
  24. P. Li, Z.X. Zheng, H.L. Su, Y.C. Wu. Mater. Sci. Technol. 29, 1324 (2013). https://doi.org/10.1179/1743284713Y.0000000276
  25. H.Q. Guo, H. Kronmuller, T. Dragon, Z.H. Cheng, B.G. Shen. Phys. Rev. B 62, 9, 5760 (2000). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.62.5760
  26. S. Kwon, S. Kim, H. Yim. Curr. Appl. Phys. 20, 37 (2020). https://doi.org/10.1016/j.cap.2019.10.003
  27. L. Ling, Y. Biao, G. Le-ding, Y. Sha, C. Zhi-hui. Effect of annealing heat treatments on soft magnetic properties of Finemet alloy. IEEE International Nanoelectronics Conference (2nd INEC 2008). 458 (2008)
  28. O. Geoffroy, N. Boust, H. Chazal, S. Flury, J. Roudet. AIP Adv. 8, 047712 (2018). https://doi.org/10.1063/1.4993706
  29. R. Shi, Z. Wang, Y. Han. AIP Adv. 9, 055222 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5090554
  30. Y. Yoshizawa, K. Yamauchi. IEEE Translat. J. Magn. Jpn. 5, 1070 (1990). DOI: 10.1109/TJMJ.1990.4564397
  31. S. Kwon, S. Kim, H. Yim, K.H. Kang, C.S. Yoon. J. Alloys Compd. 826, 154136 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154136
  32. X.Y. Zhang, F.X. Zhang, J.W. Zhang, W. Yu, M. Zhang, J.H. Zhao, R.P. Liu, Y.F. Xu, W.K. Wang. J. Appl. Phys. 84, 1918 (1998). https://doi.org/10.1063/1.368319
  33. А.А. Глазер, Н.М. Клейнерман, В.А. Лукшина, А.П. Потапов, В.В. Сериков. ФММ 12, 56 (1991)
  34. G. Herzer. IEEE Trans. Magn. 30, 6, 4800 (1994). DOI: https://doi.org/10.1557/jmr.2016.324
  35. В.В. Сериков, Н.М. Клейнерман, Е.Г. Волкова, В.А. Лукшина, А.П. Потапов, А.В. Свалов. ФММ 102, 3, 290 (2006)
  36. G. Herzer, V. Budinsky, C. Polak. Phys. Status Solidi B 248, 10, 2382 (2011). DOI 10.1002/pssb.201147088
  37. X. Fan, X. He, R. Nutor, R. Pan., J. Zheng, H. Ye, F. Wu, J. Jiang, Y. Fang. J. Magn. Magn. Mater. 469, 349 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.08.078
  38. Z. Xue, X. Li, S. Sohrabi, Y. Ren, W. Wang. Metals 10, 122 (2020). https://doi.org/10.3390/met10010122
  39. Y.X. Wang, G.N. Zhao, B. Yan, H.Y. Wang, W. Lu, Y. Zhang. IEEE Trans. Appl. Supercond. 20, 1638 (2010). DOI: 10.1109/TASC.2010.2044236
  40. L.K. Varga, E. Kid-Koszb, E. Zsoldos, E. Bakos. IEEE Trans. Magn. 30, 552 (1994). DOI: 10.1109/20.312333
  41. L.K. Varga, V. Franco, A. Kakay, Gy. Kovacs, F. Mazaleyrat. IEEE Trans. Magn. 37, 2229 (2001). DOI: 10.1109/20.951132
  42. P. Allia, M. Baricco, P. Tiberto, F. Vinai. J. Appl. Phys. 74, 3137 (1993). https://doi.org/10.1063/1.354581
  43. P. Li, H.L. Su, Y.J. Song, Y.C. Wu. Mater. Sci. Technol. 29, 460 (2013). https://doi.org/10.1179/1743284712Y.0000000160
  44. J. Kovavc, B. Kunca, L. Novak. J. Magn. Magn. Mater. 502, 166555 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.166555
  45. G. Herzer. Soft Magnetic Materials --- Nanocrystalline Alloys. Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials. John Wiley \& Sons, Ltd., Hoboken (2007). doi: 10.1002/9780470022184.hmm402
  46. G. Herzer. IEEE Trans. Magn. 25, 3327 (1989). DOI: 10.1109/20.42292
  47. R. Alben, J. Becker, M.C. Chi. J. Appl. Phys. 49, 1653 (1978). https://doi.org/10.1063/1.324881
  48. W.M. Yang, H.S. Liu, C.C. Dun, Y.C. Zhao, L.M. Dou. Mater. Sci. Technol. 28, 12, 1465 (2012). https://doi.org/10.1179/1743284712Y.0000000074
  49. L. Varga, F. Mazaleyrat. Magnetic Decoupling in Soft Magnetic Nanocrystalline Alloys. In: Properties and Applications of Nanocrystalline Alloys from Amorphous Precursors. NATO Science Series (Ser. II. Mathem., Phys. Chem.). / Eds B. Idzikowski, P. vSvec, M. Miglierini. Springer, Dordrecht (2005). V. 184. P. 157. https://doi.org/10.1007/1-4020-2965-9\_14
  50. O. Kubaschewski. Phase Diagrams of Binary Fe-based Systems. Springer--Verlag, Berlin, Heidelberg (1982). 185 p. ISBN 978-3-662-08024-5(eBook)
  51. K. Hono, D.H. Ping, M. Ohnuma, H. Onodera. Acta Mater. 47, 3, 997 (1999). https://doi.org/10.1016/S1359-6454(98)00392-9
  52. Y. Wang, Y. Zhang, A. Takeuchi, A. Makino, Y. Kawazoe. J. Appl. Phys. 120, 145102 (2016). https://doi.org/10.1063/1.4964433
  53. K. Hono, T. Sakurai. Appl. Surf. Sci. 87--88, 166 (1995). https://doi.org/10.1016/0169-4332(94)00513-3
  54. R. Jha, D.R. Diercks, N. Chakraborti, A.P. Stebner, C.V. Ciobanu. Scr. Mater. 162, 331 (2019). https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2018.11.039
  55. Z. Yu, Y. Ying, W.Y. Xin, L. Wei, Y. Biao. Sci. China Phys. Mech. Astron. 56, 1887 (2013). doi: 10.1007/s11433-013-5133-2
  56. M. Matsuura, M. Nishijima, K. Takenaka, A. Takeuchi, H. Ofuchi, A. Makino. J. Appl. Phys. 117, 17A324-1 (2015)
  57. K. Hono. Prog. Mater. Sci. 47, 621 (2002). https://doi.org/10.1016/S0079-6425(01)00007-X
  58. N.V. Ershov, Yu.P. Chernenkov, V.I. Fedorov, V.A. Lukshina, N.M. Kleinerman, V.V. Serikov, A.P. Potapov, N.K. Yurchenko. In: Nanocrystal. In: Tech, Rijeka (2011). P. 415. ISBN 978-953-307-199-2
  59. O. Zivotsky, Y. Jiraskova, A. Hendrych, V. Matejka, L. Klimsa, and J. Bursik. IEEE Trans. Magn. 48, 4, 1367 (2012). DOI: 10.1109/TMAG.2011.2171479
  60. J.A. Moya, S.G. Caramella, C. Berejnoib. J. Magn. Magn. Mater. 476, 248 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.01.008
  61. B.E. Warren. X-ray diffraction. Addison-Wesley, N.Y. (1969). 563 p
  62. B.D. Cullity, S.R. Stock. Elements of X-Ray Diffraction. 3rd ed. Prentice-Hall Inc., New Jersey (2001). 531 p
  63. В.А. Милютин, И.В. Гервасева, E. Beaugnon, В.С. Гавико, Е.Г. Волкова. ФММ 118, 493 (2017)
  64. В.С. Цепелев, Ю.Н. Стародубцев, В.Я. Белозеров. ФММ 119, 882 (2018)
  65. F. Mazaleyrat, L.K. Varga. IEEE Trans. Magn. 37, 4, 2232 (2001). DOI: 10.1109/20.951133
  66. О.И. Горбатов, А.Р. Кузнецов, Ю.Н. Горностырев, А.В. Рубан, Н.В. Ершов, В.А. Лукшина, Ю.П. Черненков, В.И. Федоров. ЖЭТФ 139, 5, 969 (2011). DOI: 10.1134/S1063776111040066
  67. Ю.П. Черненков, Н.В. Ершов, В.И. Федоров, В.А. Лукшина, А.П. Потапов. ФТТ 52, 3, 514 (2010). DOI: 10.1134/S1063783410030169
  68. G. Bertotti, F. Fiorillo. In: Magnetic Alloys for Technical Applications. Soft Magnetic Alloys, Invar and Elinvar Alloys / Ed. H.P.J. Wijn. Springer-Verlag, Berlin (1994). P. 51. https://materials.springer.com/lb/docs/sm\_lbs\_978-3-540-47246-9\_16

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.