» » Нанокристаллические магнитные сплавы
18.01.2016

В нанокристаллических магнитных материалах на основе железа прослойка остаточной аморфной матрицы препятствует обменному взаимодействию между α-Fе-частицами.
Методом мессбауэровской спектрометрии установлено, что в нанокристаллическом сплаве Fе86,5Zr6,5B6Cu1 наноразмерные частицы α-Fе разделены парамагнитной остаточной аморфной фазой, образующейся на начальной стадии первичной кристаллизации. Химическая неоднородность, обусловленная образованием Си-кластеров, приводит к увеличению температуры Кюри.
Дальнейшая кристаллизация при повышенной температуре уменьшает содержание остаточной аморфной матрицы и увеличивает долю атомов с высокими магнитными полями вследствие распространения ферромагнитного обменного взаимодействия через прослойки парамагнитной аморфной фазы. Это приводит к высокой магнитной индукции насыщения ВS в нанокристаллических сплавах на основе Fе.
Магнитострикция значительно снижается в нанокристаллических сплавах систем Fе—Сu—Nb—Si—В и Fе—Ме—В (Ме = Zr, Nb, Нf). Легирующие элементы в α-Fе-частицах оказывают сильное влияние на знак и абсолютную величину Установлено, что в нанокристаллическом сплаве Fе57О21Nb7В15 магнитострикцня легированных кобальтом α-Fе-кристаллов повышена, что приводит к увеличению коэрцитивной силы. В нанокристаллической структуре λs определяется аддитивным вкладом кристаллической и остаточной аморфной фаз согласно выражению
Нанокристаллические магнитные сплавы

где λSFe, λSат — магнитострикция α-Fe и аморфной фазы соответственно.
Низкое значение магнитострикции необходимо, чтобы преодолеть магнитоупругую анизотропию, возникающую под действием внутренних механических напряжений. Поэтому малая магнитостракция в на некристаллическом состоянии тесно связана с увеличением начальной проницаемости.
Высокая начальная проницаемость μс нанокристаллической фазы α-Fе определяется следующими факторами:
— образованием α-Fе-фазы с близкой к нулю магнитострикцией λs;
— достижением высокой магнитной однородности вследствие малых размеров частиц α-Fе-фазы по сравнению с размерами магнитных доменов;
— малой магнитной анизотропией α-Fе-фазы из-за ультрадисперсного размера зерна;
— эффективным магнитным обменным взаимодействием через тонкие межзеренные прослойки остаточной аморфной фазы.
Нанокристаллические сплавы на основе Fе характеризуются низкими потерями на перемагничивание. Полная величина потерь Wef определяется суммой аномальной Wa и классической Wc составляющих. Аномальные потери для вихревых токов изменяются с частотой и статическими потерями на гистерезис. Аномальный фактор определяется соотношением η = Wef/Wc.
Аномальный фактор п (при 50 кГц и 1,0 Тл) равен 1,4 для нанокристаллического сплава Fе—Zr—В (при отношении остаточной намагниченности 0,44), а для аморфного сплава η = 5,7 (при отношении остаточной намагниченности 0,37). Малые значения аномального фактора η по сравнению с аморфными сплавами на основе Со являются основной причиной низких потерь в нанокристаллических сплавах Fе—Ме—В (Ме = Zr, Нf, Nb).