Анотація до роботи:

Куцева Н.О. Формування аморфних та аморфно-кристалічних структур у сплавах ПМ–(B, Si, Nd) з оптимальними магнітними властивостями.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - Фізика твердого тіла. - Дніпропетровський національний університет, м. Дніпропетровськ, 2003р.

У дисертації вивчено фактори, що впливають на формування аморфних структур у сплавах, та аналізуються умови і режими термообробки, необхідні для досягнення високих магнітних властивостей сплавів.

Виявлено, що в сплавах Co-Fe-Sі-B зі збільшенням швидкості охолодження відбувається перехід від кристалічної структури суміші фаз: -Со+(Co,Si)₃B до аморфної. Доведено, що при низькотемпературному нагріванні аморфних сплавів змінюється впорядкування від типу -Со до впорядкування по типу a-Со з наступною кристалізацією суміші фаз: a-Со+(Co,Si)₃B.

З аналізу кривих намагнічування сплавів у сильних полях слідує, що основними дефектами аморфної структури є квазідислокаційні диполі, які виникають при нерівноважному затвердінні.

Для сплавів типу "Fіnemet" встановлено значний вплив напружень, які виникають у МД внаслідок розходження термічних коефіцієнтів розширення металевої жили і скляної ізоляції, на структуру МД. Зростання макронапружень приводить до здрібнення структури МД, що пов'язано з перебудовою первинної структури МД шляхом полігонізації і рекристалізації.

Виявлено, що при вмістові 12-15 ат.% Nd у тонких плівках Fe-Nd-B утворюється структура, яка складається з аморфної фази, збагаченої Fe, і аморфної фази, що містить Nd, Fe, B. Така структура обумовлює збільшення намагніченості насичення внаслідок формування ближнього порядку по типу фази Nd₁₄Fe₂B.

1. Порівнювальний аналіз рентгенофазових досліджень сплавів системи Co-Fe-Si-B, отриманих методами splat-охолодження і лиття мікродроту (метод Улітовського-Тейлора), показав, що використання методу Улітовського-Тейлора внаслідок нерівноважної кристалізації на нейтральній підкладці і дезактивації домішок дозволяє досягти аморфного стану при менших швидкостях охолодження. При наступному нагріванні кінетика фазових перетворень у сплавах, отриманих за різними методами, залишається однаковою.

2. Встановлено, що у сплавах системи Co-Fe-Si-B, отриманих методами splat-охолодження та лиття мікродроту, кристалізація аморфних структур здійснюється у відповідності з уявленням про утворення метастабільних станів при нерівноважних процесах згідно із правилом ступенів Оствальда. При твердінні в залежності від ступеня переохолодження у сплавах системи формується або суміш фаз: -Со+(Co,Si)₃B, або аморфна структура. Низькотемпературний нагрів зразків призводить до зміни ближнього порядку від впорядкування за типом b-Со до впорядкування за типом a-Со з наступною кристалізацією суміші фаз: -Со+(Co,Si)₃B.

3. На основі аналізу кривих намагніченості у сильних полях визначено, що квазідислокаційні диполі є основними джерелами напружень в аморфних сплавах Co-Fe-Si-B. Вони є термічно стабільними для сплавів з нульовою магнітострикцією, а для сплавів з позитивною магнітострикцією при переході до нанокристалічного стану їх роль різко зменшується.

4. Встановлено, що на особливості структуроутворення мікродротів сплавів типу Finemet значно впливають макронапруження, які виникають у МД в процесі виготовлення внаслідок відмінності термічних коефіцієнтів розширення металічної жили й скляної ізоляції. Ступінь цього впливу можна оцінити за допомогою введеного геометричного параметра, який враховує співвідношення між діаметром жили і товщиною ізоляції. Для аморфно-кристалічного МД складу Fe_73.8Cu₁Nb_3.1Si₁₃B_9.1 зростання значень макронапружень супроводжується спадом значень ОКР (від 100 нм до 10 нм), зростанням величини внутрішніх напружень і сприяє розвитку процесів полігонізації і рекристалізації.

5. Виявлено, що при збільшенні до 25 ат.% вмісту аморфізуючих компонентів у МД сплавів типу “Finemet” утворюється аморфна структура. Відпал МД складів Fe_70.8Cu₁Nb_3.1Si_14.5B_10.6 і Fe_70.8Cu₁Nb_3.1Si₁₆B_9.1 при температурі 773 К (30 хв) зумовлює утворення в аморфній матриці первинних кристалів Fe₃Si нанокристалічних розмірів. Доведено, що в МД із зростанням вмісту бору ступінь дисперсності та об’ємна частка кристалічної фази зменшуються.

6. Визначено, що при вмістові 12-15 ат.% Nd у плівках Fe-Nd-B, отриманих іонно-плазмовим розпиленням, формується складна аморфна структура. Ця структура складається з аморфної фази, збагаченої залізом, і аморфної фази, яка містить Nd, Fe, B. Виявлено збільшення намагніченості насичення й залишкової намагніченості, яке пов’язане з утворенням у напилених плівках Fe-Nd-B близького порядку за типом магнітно-твердої фази Nd₂Fe₁₄B.

7. Підвищення температури підкладки і нанесення захисного (Cr) покриття сприяє подоланню роздільної кристалізації компонентів і формуванню у плівках системи Fe-Nd-B фази Fe₁₄Nd₂B.

Публікації автора:

1. Брехаря Г.П., Немошкаленко В.В., Куцева Н.А., Рябцев С.И. Влияние химического состава сплава и режимов напыления на структуру и магнитные свойства тонких пленок на основе системы Fe-Nd-B // ФММ. - 1995. – т.80, вып.5. – с.96-102.

2. Башев В.Ф., Рябцев С.И., Доценко Ф.Ф., Балюк З.В., Куцева Н.А., Гуливец А.Н. Перспективность методов сверхбыстрого охлаждения для дальнейшего развития физики неравновесного состояния и создания новых классов материалов // Вісник ДДУ, серія “Фізика. Радіоелектроніка”. - 1998. - вип.3, т.1. - с.4-12.

3. Брехаря Г.П., Гуливец А.Н., Куцева Н.А., Рябцев С.И., Свибович О.Д. Структура и магнитные свойства пленок Nd₁₆Fe_74.5B_9.5 и Nd_15.1Fe_76.6B_8.3, полученных ионно-плазменным распылением // Вісник ДДУ, серія “Фізика. Радіоелектроніка”. - 1999. - вип.5. - с.9-13.

4. Куцева Н.А., Анищенко Т.И., Чайка С.А. Особенности структуры литых микропроводов на основе кобальта // Вісник ДНУ, серія “Фізика. Радіоелектроніка”. - 2001. - вип.7. - с.31-33.

5. Брехаря Г.П., Немошкаленко В.В., Шпак А.П., Куцева Н.А., Башев В.Ф., Ларин В.С. Устойчивость аморфных структур в микропроводе состава Co_69.8Fe₄Ni_1.5Si_11.2B₁₂Mo_1.5 // Металлофиз. и нов. техн. - 2002. -т.24, №1.-с.9-16.

6. Brekharya G., Kutseva N., Bashev V., Larin V., Torcunov A. Stability of amorphous structures of nearly zero magnetostriction Co-rich microwires // J. Magn. and magn. mater. - 2002. - vol.249. - p.104-107.

7. Немошкаленко В.В., Брехаря Г.П., Шпак А.П., Куцева Н.А., Башев В.Ф., Ларин В.С. Образование аморфно-кристаллических, аморфных и нанокристаллических структур в микропроводах сплавов типа Finemet // Металлофиз. и нов. техн. - 2003. - т.25, №3. – с.275-287.

8. Gulivets A.N., Kutseva N.A., Ryabtsev S.I. Physical properties and structure peculiarities of Fe-15.1%Nd-8.3%B films // Proc.8^th European magnetic materials and applications conference. - Kyiv. - 2000. - p.85.

9. Рябцев С.И., Брехаря Г.П., Куцева Н.А., Балюк З.В. Структура пленок Fe-Nd-B, полученных трехэлектродным ионно-плазменным напылением // Труды 9 Международной конференции по росту кристаллов (НККР-2000). - Москва. - 2000. - с.530.

10. Рябцев С.И., Куцева Н.А. Особенности структуры пленок Fe-Nd-B // Тези доповідей 8 Міжнарод. конференції з фізики і технології тонких плівок.-Івано-Франківськ. - 2001. - с.173.

11. Brekharya G.P., Kutseva N.A., Larin V.S. The crystallization processes of nearly-zero magnetostriction glass coated Co-rich microwires // Proc. 6^th International School-conference “Phase diagrams in materials science. - Kyiv .-2001. - p.87.

12. Brekharya G., Bashev V., Melnic A., Kutseva N., Larin V., Torcunov A. The structure peculiarities and magnetic properties of Co-rich microwires // Proc. International workshop on magnetic wires.-San Sebastian. - 2001. - p.77.