Поведение магнитных свойств аморфных и нанокристаллических сплавов базовой системы Fe-Si-B, подвергнутых γ-облучению
Вивчено вплив γ-опромінення ( ⁶⁰Co з енергією γ-квантів 1,2 Мєв, доза опромінення ∼2.10⁹Р) на динамічні (1кГц) магнітні властивості тороїдальних сердечників з аморфних (МG) та нанокристалічних (FM) легованих[ cплавів системи FeSi-B. Показано, що опромінення взмозі не тільки погіршувати, але й покращ...
Gespeichert in:
| Datum: | 2002 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2002
|
| Schriftenreihe: | Вопросы атомной науки и техники |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/82610 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Поведение магнитных свойств аморфных и нанокристаллических сплавов базовой системы Fe-Si-B, подвергнутых γ-облучению / В.Б. Неймаш, В.Ю. Поварчук, Л.Е. Тараненко, А.Н. Кабалдин, В.М. Цмоць // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 6. — С. 59-64. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-82610 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-826102015-06-04T03:01:54Z Поведение магнитных свойств аморфных и нанокристаллических сплавов базовой системы Fe-Si-B, подвергнутых γ-облучению Неймаш, В.Б. Поварчук, В.Ю. Тараненко, Л.Е. Кабалдин, А.Н. Цмоць, В.М. Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Вивчено вплив γ-опромінення ( ⁶⁰Co з енергією γ-квантів 1,2 Мєв, доза опромінення ∼2.10⁹Р) на динамічні (1кГц) магнітні властивості тороїдальних сердечників з аморфних (МG) та нанокристалічних (FM) легованих[ cплавів системи FeSi-B. Показано, що опромінення взмозі не тільки погіршувати, але й покращити такі практично важливі характеристики цих матеріалів як значення амплітудної магнітної проникливості µ1, µmax та полу ширини динамічної петлі перемагнічування Нс. Притому радіація впливає на магнітні параметри не тільки матеріалів з вже сформованою нано- та субнаноструктурою. Попереднє опромінення вихідних аморфних сплавів також може суттєво впливати на поведінку їх магнітних властивостей при кристалізуванні наступних термообробок. В залежності від хімічного складу MG - та FM – сплавів, ефект від впливу радіації може носити як оборотний, так і необоротний характер в процесі тривалої витримки(до 2-х років) при кімнатній температурі. В результаті випробувань виявлені особливо радиаційно-стійкі композиції аморфних та нанокришталевих сплавів. Изучено влияние γ-излучения ( ⁶⁰Со с энергией γ-квантов 1,2 Мэв, доза облучения∼2⋅10⁹ Р) на динамические (1кГц) магнитные свойства тороидальных сердечников из аморфных (MG) и нанокристаллических (FM) легированных сплавов системы Fe-Si-B. Показано, что облучение способно не только ухудшать, но и улучшать такие практически важные характеристики этих материалов как значения амплитудной магнитной проницаемости µ1, µmax и полуширины динамической петли перемагничивания Нс. Причем радиация оказывает влияние на магнитные параметры не только материалов с уже сформированной нано- и субнаноструктурой. Предварительное облучение исходных аморфных сплавов также способно сильно влиять на поведение их магнитных свойств при кристаллизации в ходе последующих термообработок. В зависимости от химического состава MG - и FM - сплавов, эффект от воздействия радиации может носить как обратимый, так и необратимый характер в процессе длительной выдержки (до 2-х лет) при комнатной температуре. В результате исследований определены наиболее радиационно-стойкие композиции аморфных и нанокристаллических сплавов. The influence of γ-irradiation ( ⁶⁰Сo with energy of γ-quantums 1,2 МeV and irradiation doze ~ 2.10⁹ R) on dynamic (1kHz) magnetic properties of toroidal cores made from the amorphous (MG) and nano-crystalline (FM) alloys based on Fe-Si-B system was investigated. It was revealed that the irradiation is capable of not only worsening, but also improving practically important characteristics of these materials including the values of an amplitude magnetic inductivity µ1, µmax and the half-width of a dynamic closed loop of magnetization reversal Нс. At that radiation influences the magnetic parameters of materials having not only already formed nano- and sub-nanostructure. Preliminary irradiation of initial amorphous alloys is also appeared to be capable of strong influencing the behavior of their magnetic properties during crystallization under further heat treatments. In dependence from the chemical composition of MG and FM alloys, the effect of radiation can have both reversible and non-reversible character during long lying at a the room temperature (up to 2 years). The investigation has resulted in the determination of the most radiation-resistant composition of amorphous and nano-crystalline alloys. 2002 Article Поведение магнитных свойств аморфных и нанокристаллических сплавов базовой системы Fe-Si-B, подвергнутых γ-облучению / В.Б. Неймаш, В.Ю. Поварчук, Л.Е. Тараненко, А.Н. Кабалдин, В.М. Цмоць // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 6. — С. 59-64. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1562-6016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/82610 536.26:539.213:548.5 ru Вопросы атомной науки и техники Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| spellingShingle |
Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Неймаш, В.Б. Поварчук, В.Ю. Тараненко, Л.Е. Кабалдин, А.Н. Цмоць, В.М. Поведение магнитных свойств аморфных и нанокристаллических сплавов базовой системы Fe-Si-B, подвергнутых γ-облучению Вопросы атомной науки и техники |
| description |
Вивчено вплив γ-опромінення ( ⁶⁰Co з енергією γ-квантів 1,2 Мєв, доза опромінення ∼2.10⁹Р) на динамічні (1кГц) магнітні властивості тороїдальних сердечників з аморфних (МG) та нанокристалічних (FM) легованих[ cплавів системи FeSi-B. Показано, що опромінення взмозі не тільки погіршувати, але й покращити такі практично важливі характеристики цих матеріалів як значення амплітудної магнітної проникливості µ1, µmax та полу ширини динамічної петлі перемагнічування Нс. Притому радіація впливає на магнітні параметри не тільки матеріалів з вже сформованою нано- та субнаноструктурою. Попереднє опромінення вихідних аморфних сплавів також може суттєво впливати на поведінку їх магнітних властивостей при кристалізуванні наступних термообробок. В залежності від хімічного складу MG - та FM – сплавів, ефект від впливу радіації може носити як оборотний, так і необоротний характер в процесі тривалої витримки(до 2-х років) при кімнатній температурі. В результаті випробувань виявлені особливо радиаційно-стійкі композиції аморфних та нанокришталевих сплавів. |
| format |
Article |
| author |
Неймаш, В.Б. Поварчук, В.Ю. Тараненко, Л.Е. Кабалдин, А.Н. Цмоць, В.М. |
| author_facet |
Неймаш, В.Б. Поварчук, В.Ю. Тараненко, Л.Е. Кабалдин, А.Н. Цмоць, В.М. |
| author_sort |
Неймаш, В.Б. |
| title |
Поведение магнитных свойств аморфных и нанокристаллических сплавов базовой системы Fe-Si-B, подвергнутых γ-облучению |
| title_short |
Поведение магнитных свойств аморфных и нанокристаллических сплавов базовой системы Fe-Si-B, подвергнутых γ-облучению |
| title_full |
Поведение магнитных свойств аморфных и нанокристаллических сплавов базовой системы Fe-Si-B, подвергнутых γ-облучению |
| title_fullStr |
Поведение магнитных свойств аморфных и нанокристаллических сплавов базовой системы Fe-Si-B, подвергнутых γ-облучению |
| title_full_unstemmed |
Поведение магнитных свойств аморфных и нанокристаллических сплавов базовой системы Fe-Si-B, подвергнутых γ-облучению |
| title_sort |
поведение магнитных свойств аморфных и нанокристаллических сплавов базовой системы fe-si-b, подвергнутых γ-облучению |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| publishDate |
2002 |
| topic_facet |
Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/82610 |
| citation_txt |
Поведение магнитных свойств аморфных и нанокристаллических сплавов базовой системы Fe-Si-B, подвергнутых γ-облучению / В.Б. Неймаш, В.Ю. Поварчук, Л.Е. Тараненко, А.Н. Кабалдин, В.М. Цмоць // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 6. — С. 59-64. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Вопросы атомной науки и техники |
| work_keys_str_mv |
AT nejmašvb povedeniemagnitnyhsvojstvamorfnyhinanokristalličeskihsplavovbazovojsistemyfesibpodvergnutyhgoblučeniû AT povarčukvû povedeniemagnitnyhsvojstvamorfnyhinanokristalličeskihsplavovbazovojsistemyfesibpodvergnutyhgoblučeniû AT taranenkole povedeniemagnitnyhsvojstvamorfnyhinanokristalličeskihsplavovbazovojsistemyfesibpodvergnutyhgoblučeniû AT kabaldinan povedeniemagnitnyhsvojstvamorfnyhinanokristalličeskihsplavovbazovojsistemyfesibpodvergnutyhgoblučeniû AT cmocʹvm povedeniemagnitnyhsvojstvamorfnyhinanokristalličeskihsplavovbazovojsistemyfesibpodvergnutyhgoblučeniû |
| first_indexed |
2025-07-06T09:13:59Z |
| last_indexed |
2025-07-06T09:13:59Z |
| _version_ |
1836888348344451072 |
| fulltext |
УДК 536.26:539.213:548.5
ПОВЕДЕНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ АМОРФНЫХ И НАНОКРИ-
СТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ БАЗОВОЙ СИСТЕМЫ FE-SI-В,
ПОДВЕРГНУТЫХ γ-ОБЛУЧЕНИЮ
В.Б.Неймаш, В.Ю.Поварчук
Институт физики НАН Украины, г.Киев
vova@neimash.kiev.ua
Л.Е.Тараненко
Институт металлофизики НАН Украины, г.Киев
А.Н.Кабалдин, В.М.Цмоць
Педагогический университет им. И.Франка, г.Дрогобыч, Украина
Вивчено вплив γ-опромінення (60Co з енергією γ-квантів 1,2 Мєв, доза опромінення ∼2.109Р) на динамічні (1кГц)
магнітні властивості тороїдальних сердечників з аморфних (МG) та нанокристалічних (FM) ktujdfyb[ cплавів системи Fe-
Si-B. Показано, що опромінення взмозі не тільки погіршувати, але й покращити такі практично важливі характеристики
ціх матеріалів як значення амплітудної магнітної проникливості µ1, µmax та полу ширини динамічної петлі
перемагнічування Нс. Притому радіація впливає на магнітні параметри не тільки матеріалів з вже сформованою нано- та
субнаноструктурою. Попереднє опромінення вихідних аморфних сплавів також може суттєво впливати на поведінку їх
магнітних властивостей при кристалізуванні наступних термообробок. В зависимості від хімічного складу MG - та FM –
сплавів, ефект від впливу радіації може носити як оборотний, так і необоротний характер в процесі тривалої
витримки(до 2-х років) при кімнатній температурі. В результаті випробувань виявлені особливо радиаційно-стійкі
композиції аморфних та нанокришталевих сплавів.
Изучено влияние γ-излучения (60Со с энергией γ-квантов 1,2 Мэв, доза облучения∼2⋅109 Р) на динамические (1кГц)
магнитные свойства тороидальных сердечников из аморфных (MG) и нанокристаллических (FM) легированных сплавов
системы Fe-Si-B. Показано, что облучение способно не только ухудшать, но и улучшать такие практически важные ха-
рактеристики этих материалов как значения амплитудной магнитной проницаемости µ1, µmax и полуширины динамиче-
ской петли перемагничивания Нс. Причем радиация оказывает влияние на магнитные параметры не только материалов с
уже сформированной нано- и субнаноструктурой. Предварительное облучение исходных аморфных сплавов также
способно сильно влиять на поведение их магнитных свойств при кристаллизации в ходе последующих термообработок.
В зависимости от химического состава MG - и FM - сплавов, эффект от воздействия радиации может носить как обрати-
мый, так и необратимый характер в процессе длительной выдержки (до 2-х лет) при комнатной температуре. В результа-
те исследований определены наиболее радиационно-стойкие композиции аморфных и нанокристаллических сплавов.
The influence of γ-irradiation (60Сo with energy of γ-quantums 1,2 МeV and irradiation doze ~ 2.109 R) on dynamic (1kHz)
magnetic properties of toroidal cores made from the amorphous (MG) and nano-crystalline (FM) alloys based on Fe-Si-B system
was investigated. It was revealed that the irradiation is capable of not only worsening, but also improving practically important
characteristics of these materials including the values of an amplitude magnetic inductivity µ1, µmax and the half-width of a dy-
namic closed loop of magnetization reversal Нс. At that radiation influences the magnetic parameters of materials having not only
already formed nano- and sub-nanostructure. Preliminary irradiation of initial amorphous alloys is also appeared to be capable of
strong influencing the behavior of their magnetic properties during crystallization under further heat treatments. In dependence
from the chemical composition of MG and FM alloys, the effect of radiation can have both reversible and non-reversible charac-
ter during long lying at a the room temperature (up to 2 years). The investigation has resulted in the determination of the most ra-
diation-resistant composition of amorphous and nano-crystalline alloys.
Аморфные сплавы базовой системы Fe-Si-В об-
ладают высокой индукцией насыщения (1.5...1.6Т) и
температурой Кюри (380...450оС), низкими потеря-
ми в сердечнике (130...160 Вт/кг при В=0,2Т и 100
кГц), просты и экономичны в получении [1]. Для до-
стижения оптимума их магнитных свойств путем
низкотемпературной термообработки проводится
частичная кристаллизация. Например, в сплавах
этой базовой системы, легированных Cu и Nb, после
частичной кристаллизации при 520...530оС в аморф-
ной матрице образуются кристаллы твердого
раствора α-Fe(Si) размером 8...10 нм, занимающие
70...80% объёма. Такой материал характерен значе-
ниями λs ≈ 10-6, µ1≈ 25...50 тыс. в области частот до
50 кГц [2].
Благодаря высоким магнитным характеристикам
области применения аморфных и нанокристалличе-
ских сплавов могут быть расширены за счет исполь-
зования в индуктивных элементах электротехниче-
ской аппаратуры для космической техники, а также
в качестве чувствительных элементов датчиков дав-
ления, перемещения или вибрации в системах
______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2002. №6.
59
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (82), с.59-64.
контроля и безопасности АЭС. К сожалению, в на-
стоящее время практически отсутствуют сведения
относительно поведения таких материалов в услови-
ях жесткого радиационного воздействия, что и по-
служило основанием для постановки настоящей ра-
боты.
Химический состав исследуемых сплавов систе-
мы Fe-Si-B приведен в табл.1. Сплавы, легирован-
ные Ni, Mo, обозначены MG (Metglass). Сплавы, ле-
гированные Cu, Nb, Co, обозначены FM (Finemet).
Таблица 1
Влияние γ-облучения на магнитные свойства лент МG-сплавов.
(Размеры сердечника 20х32/10, f=1 кГц)
Сплав Термо-
обрабо-
ка
Характерис-
тика
До облу-
чения
После об-
лучения
Через
6 мес.
Через
12 мес.
Состав
МG-3 430о 15’ µ1 6500 4650 4020 3900
µmax 18300 24900 22500 31150
Hµmax, A/m 14 14.4 12.7 11.2
Hc, (B=0.2T)
A/m
3.6 3.3 3.3 3.6
МG-3
Предв.
облуч.
исх. лен-
та
420о 15’ µ1 3350 3840 3780
µmax 19360 21400 21600
Hµmax, A/m 14.6 12 13.96
Hc, (B=0.2T)
A/m
5.0 4.7 5.0
Fe78,5 Si6B14
Ni1Mo0.5
МG-8 420о 15’ µ1 15100 6400 11000 13350
µmax 27800 26000 25400 30730
Hµmax, A/m 5 10.9 8 7.02
Hc, (B=0.2T)
A/m
1.59 2.0 1.96 1.95
МG-8
Предв.
облуч.
исх. лен-
та
420о 15’ µ1 6570 8910 9150
µmax 32200 30570 36450
Hµmax, A/m 8.97 7.38 9.43
Hc, (B=0.2T)
A/m
2.5 2.3 2.5
Fe75,5 Si2B16
Ni3.5Mo3
Исходные чисто аморфные ленты шириной 10
мм, толщиной 20...35 мкм для сплавов MG и 18...25
мкм для сплавов FM получены спинингованием рас-
плава на воздухе [3]. Эти ленты были свиты в торои-
ды, которые в дальнейшем использовались в иссле-
дованиях в качестве магнитопроводов. Из каждого
конкретного сплава были изготовлены по три таких
магнитопровода. По одному магнитопроводу из
каждой тройки подвергались γ-облучению перед
процедурой термообработки и по одному после, а
третий служил в качестве контрольного.
Начальная магнитная проницаемость µ1 всех
рассмотренных сплавов в исходном чисто аморфном
состоянии не превышает 360 на частоте 10 кГц. Пу-
тем термообработки при 420...430 оС для сплавов
MG и при 520...530 оС для сплавов FM проводилась
частичная кристаллизация. В результате этого в
аморфной матрице сплавов MG были сформированы
кристаллы твердого раствора α-Fe(Si) с размером
порядка 100 нм, занимающие около 1% объёма, а в
сплавах FM – кристаллы размером 8...10 нм, занима-
ющие 70...80% объёма. Значения магнитных харак-
теристик материалов магнитопроводов после термо-
обработки как предварительно облученных, так и
контрольных приведены в табл.1. Там же показаны
параметры образцов, облученных уже после фор-
мирования микрокристаллов термообработкой. Об-
лучение (60Со с энергией γ-квантов 1,2 МэВ и плот-
ностью потока 3⋅1018 γ-кв/см2, доза облучения ∼2⋅109
Р) лент и тороидальных сердечников проводилось
при температуре 25° С. Для измерения магнитных
характеристик сердечников на частоте 1 кГц исполь-
зовался стандартный индукционно-непре-рывный
метод [4]. Определялись величина индукции насы-
щения Вs, полуширина динамической петли пере-
магничивания Hс при В=0,2Т, амплитудная началь-
ная (µ1 в поле 1 мА/см) и максимальная (µmax) маг-
нитная проницаемость, а также поле достижения µ
max (Hµ max).
Оказалось, что γ-облучение способно существен-
но как уменьшать, так и увеличивать значения маг-
нитных характеристик исследуемых материалов. Бо-
лее того, предварительное облучение может влиять
на процесс формирования магнитных свойств при
последующей частичной кристаллизации. Это иллю-
стрируется данными, приведенными в табл.1 и на
рис.1...5. В частности, в сплаве MG-3 облучение ис-
ходных и термообработанных образцов уменьшает
µ1 в 1.5...2 раза, а µmax, наоборот, увеличивает в
1.06...1.36 раз при почти неизменных Нс и Hµ max. В
сплаве MG-8 после облучения µ1 уменьшается более
чем в 2 раза, но µmax мало меняется в термообрабо-
танном образце и возрастает лишь на 16% в предва-
рительно облученном. При этом Hµ max возрастает
вдвое, а Нс на 26...57%.
60
Влияние облучения на FM-сплавы тоже не одно-
значно. Параметр µ1 после облучения термообрабо-
танных образцов уменьшается в сплавах FM-1, FM-9
(на 10...16%), но увеличивается в сплавах FM-6, FM-
10, FM-11, FM-12 (на 5...14%). В облученных перед
термообработкой образцах µ1 уменьшается в FM-6,
FM-9, FM-10 (на 6...31%), но увеличивается в FM-11
и FM-12 (на 9 и 368%).
0 5 10 15 20 25
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
6500
1- необлученный отож.сердечник
2- γ -облученный отожж.сердечник
3- отожженный сердечник из γ -облученной исх.ленты
3
2
1
µ 1
τ , мес.
Рис.1. Временная зависимость амплитудной на-
чальной (Н=1mА/см, f=1кГц) магнитной проницае-
мости отожженных сердечников из MG и FM спла-
вов при MG-3 (Fe78,5Si6B14Ni1Mo0,5) ТО 420°С, 15 мин.
Параметр µmax после облучения термообработан-
ных образцов уменьшается в сплавах FM-1, FM-9
(на 10...40%), но увеличивается в сплавах FM-6, FM-
10, FM-12 (на 9...22%) остается неизменным в FM-
11. В облученных перед термообработкой образцах
µ max уменьшается в FM-9, FM-10 (на 30...35%), но
увеличивается в FM-6, FM-11 (на 20 и 260%) и не
меняется в FM-12.
Параметр Hµ max после облучения термообрабо-
танных образцов уменьшается в сплавах FM-6, FM-
10, FM-12 (на 10...23%), но увеличивается в сплавах
FM-1, FM-11 (на 14...25%), остается неизменным в
FM-9. В облученных перед термообработкой образ-
цах Hµ max уменьшается в FM-6, FM-11, FM-12 (на
8...40%), но увеличивается в FM-10 (на 9%) и не ме-
няется в FM-9.
Параметр Hc после облучения термообработан-
ных образцов уменьшается лишь в сплаве FM-10 (на
4%), но увеличивается во всех остальных сплавах
(на 1...26%). В облученных перед термообработкой
образцах Hc уменьшается в FM-11 (на 54%), но уве-
личивается в остальных сплавах (на 31...57%).
Механизмы влияния ионизирующей радиации на
магнитные свойства рассматриваемых материалов
изучены очень мало. С точки зрения термодинамики
возможно два основных подхода к их пониманию.
Первый. Аморфные сплавы являются сильно нерав-
новесной системой. Вызванные облучением атом-
ные смещения и возбуждение электронной подси-
стемы могут способствовать структурной релакса-
ции вплоть до образования зародышей кристалличе-
ской фазы и через них влиять на магнитные свой-
ства [5]. Особенно при облучении до ТО. Второй
подход. Кристаллическая фаза, определяющая маг-
нитные характеристики FM-сплавов, присутствует
не только в их нанокристаллическом состоянии, но
и в исходном аморфном (зародыши). Взаимодей-
ствие высокоэнергетического излучения с кристал-
лами может приводить к образованию в них дефек-
тов структуры. Да и в аморфной фазе под действием
облучения не исключено образование дефектов
структуры ближнего порядка. Это эквивалентно до-
полнительной аморфизации и означает переход си-
стемы в ещё более неравновесное состояние. Таким
образом, с точки зрения первого подхода, облучен-
ный материал является более равновесным, и его
свойства более стабильны в области комнатных тем-
ператур. Наоборот, с точки зрения второго подхода,
облученный материал является менее равновесным,
и изменения его свойств, привнесенные радиацией,
должны быть менее термостабильными. В этой свя-
зи нами исследовано изменение магнитных характе-
ристик облученных материалов с длительностью
хранения при комнатной температуре в течение 25
месяцев.
Оказалось, что облучение отожженных сердеч-
ников приводит как к необратимым эффектам изме-
нения магнитных характеристик (для низколегиро-
ванного Ni и Mo (Fe78.5Si6B14Ni1Mo0.5) сплава МG-3),
так и к обратимым – для сплава МG-8 с большим со-
держанием Ni и Mo (Fe75.5Si2B16Ni3.5Mo3) (см. табл.1).
В первом случае (для сплава МG-3) облучение
отожженного сердечника приводит к уменьшению
значения µ1 и росту µmax приблизительно на 30%, ко-
торые не только не восстанавливаются при длитель-
ной (12...24 месяца) выдержке сердечника при ком-
натной температуре (см. рис.1), но и изменяются: µ1
уменьшается, а µmax растет еще на 30 и 40%, соответ-
ственно.
Во втором случае (для сплава МG-8) после облу-
чения отожженного сердечника µ1 уменьшается при-
близительно в 2,4 раза, но через 12 месяцев это зна-
чение восстанавливается и лишь на 13% отличается
от µ1 необлученного сердечника (см. рис.2).
0 5 10 15 20 25
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
µ 1
1-необлученный отожж.сердечник
2-γ -облученный отожж.сердечник
3-отожж.сердечник из γ -облученной исх.ленты
3
2
1
τ , мес.
Рис.2. Временная зависимость амплитудной на-
чальной (Н=1mА/см, f=1кГц) магнитной проницае-
мости отожженных сердечников из MG и FM спла-
вов при MG-8 (Fe75,5Si2B16Ni3,5Mo3) ТО 420°С, 15 мин.
Весьма существенно увеличивается (∼20%) по-
сле облучения отожженного сердечника и Нс этого
сплава, которая затем практически не изменяется.
61
Предварительное γ-облучение исходных аморф-
ных лент сплавов системы Fe-Si-B-Ni-Mo приводит
к формированию в них новых структурных состоя-
ний, существенно изменяющих интегральные маг-
нитные характеристики лент (сердечников) даже по-
сле термовременной обработки при 420…30ºС. Эти
изменения не стабильны с течением времени
(рис.1,2).
Таблица 2
Влияние γ-облучения на магнитные свойства лент FМ-сплавов.
(Размеры сердечника 20х32/10, f=1 кГц)
Сплав Термо
обработка
Характеристика До облу-
чения
После облу-
чения
Через 12
мес.
Состав
FM-1 530о 60’ µ1 29500 24800 27000
µmax 144060 87100 91200
Hµmax, A/m 4 5 4.46
Hc, (B=0.2T), A/m 1.25 1.47 1.6
Fe73,5Si13,5
B9 Cu1 Nb3
FM-6 530о 60’ µ1 24000 25300 25000
µmax 54400 60500 59600
Hµmax, A/m 4 3.6 4.3
Hc, (B=0.2T), A/m 1.2 1.34 1.38
FM-6
Предв.
облуч.
исх. лен-
та
530о 60’ µ1 22600
µmax 65300
Hµmax, A/m 3.7
Hc, (B=0.2T), A/m 1.57
Fe73,6Si15,8
B7,2 Сu1Nb2,4
FM-9 530о 60’ µ1 18300 16400 18750
µmax 48000 43100 42800
Hµmax, A/m 5.98 5.98 5.4
Hc, (B=0.2T) A/m 1.53 1.93 1.84
FM-9
Предв.
облуч.
исх. лен-
та
530о 60’ µ1 15100
µmax 33700
Hµmax, A/m 6.05
Hc, (B=0.2T) A/m 2.39
Fe72,2Si16,6
B6,4 Cu1Nb2,25
Co1,55
FM-10 520о 30’ µ1 23100 26400 27300
µmax 61000 66200 65000
Hµmax, A/m 3.85 3.4 3.39
Hc, (B=0.2T) A/m 1.35 1.3 1.28
FM-10
Предв.
облуч.
исх.
лента
520о 30’ µ1 15900
µmax 39700
Hµmax, A/m 4.2
Hc, (B=0.2T) A/m 2.0
Fe71,25Si16,4B7,7
Cu1 Nb2,1Co1,55
FM-11 520о 60’ µ1 2200 2300 2290
µmax 7600 7600 7750
Hµmax, A/m 5.98 6.81 5.6
Hc, (B=0.2T) A/m 6.85 8.2 8.0
FM-11
Предв.
облуч.
исх. лен-
та
520о 60’ µ1 8100
µmax 27350
Hµmax, A/m 3.6
Hc, (B=0.2T) A/m 3.18
Fe70,05Si16,4B9
Cu1 Nb2Co1,55
FM-12 520о 60’ µ1 5200 5500 6100
µmax 15800 19300 19600
Hµmax, A/m 10.37 7.94 7.22
Hc, (B=0.2T) A/m 3.12 3.86 4.0
FM-12
Предв.
облуч.
исх.
лента
520о 60’ µ1 5650
µmax 16000
Hµmax, A/m 8.25
Hc, (B=0.2T) A/m 4.9
Fe71,8Si17,3B6,4
Cu1Nb1,95-
Co1,55
62
Для нанокристаллических сплавов (табл.2) FM-1
и FM-6 с содержанием 3…2,4 ат.% Nb и 22,5…23
ат.% (Si+В) соответственно, наблюдается не-
большое изменение µ1 отожженного сердечника по-
сле облучения, а затем, в процессе его выдержки в
течение 24 месяцев, µ1 стремится к своему значению
до облучения (обратимый эффект) (см. рис.3), что
свидетельствует о релаксации структуры нанокри-
стал-лического сплава.
0 5 10 15 20 25
20000
22000
24000
26000
28000
30000
4
3
2
1
τ , мес.
1-необлученный отожж.сердечник
2-γ -облученный отожж.сердечник
3-необлученный отожж.сержечник
4-γ облученный отожж.сердечник
µ 1
Рис.3. Временная зависимость амплитудной на-
чальной (Н=1mА/см, f=1кГц) магнитной проницае-
мости отожженных сердечников из MG и FM спла-
вов при:1,2 – FM-1 (Fe73,5Si13,5B9Nb3Cu1) ТО 530°С, 60
мин. в вакууме; 3,4 – FM-6(Fe73,6Si15,8B7,2Nb2,4Cu1) ТО
530°С, 60 мин. в вакууме
Для сплавов FM-9,10,11, легированных 1,55 ат.%
Со, с меньшим содержанием ниобия (1,95…2,25
ат.%) и большим – металлоидов (23…25,4 ат.%) ха-
рактерны необратимые эффекты облучения, заклю-
чающиеся в увеличении амплитудной проницаемо-
сти µ1 и/или µmax (как непосредственно после облу-
чения, так и после выдержки в течение 6…24 меся-
цев) выше значений, характерных для необлучен-
ных сердечников (рис.4).
0 5 10 15 20 25
22000
23000
24000
25000
26000
27000
28000
29000
1
2
1 - необлученный отожж. сердечник
2 - γ - облученный отожж. сердечник
τ , мес.
µ 1
Рис.4. Временная зависимость амплитудной на-
чальной (Н=1mА/см, f=1кГц) магнитной проницае-
мости отожженных сердечников из MG и FM спла-
вов при: FM-10 (Fe71,25Si16,4B7,7Nb2,1Cu1Co1,55) ТО 520°
С, 30 мин. в вакууме
Для всех исследованных нанокристаллических
сплавов (за исключением сплава
Fe71,25Si16,4B7,7Cu1Nb2,1Co1,55) после облучения проис-
ходил заметный рост ширины петли перемагничива-
ния Нс, которая не уменьшалась при длительной вы-
держке сердечников при комнатной температуре.
0 5 10 15 20 25
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000 3
2
1
τ , мес.
µ 1
1 - необлученный отожж. сердечник
2 - γ - облученный отожж. сердечник
3 - отожженный сердечник из
γ - облученной исх. ленты
Рис.5. Временная зависимость амплитудной на-
чальной (Н=1mА/см, f=1кГц) магнитной проницае-
мости отожженных сердечников из MG и FM спла-
вов при: FM-11 (Fe70,05Si16,4B9Nb2Cu1Co1,55) ТО 520°С,
60 мин. в вакууме
Таким образом установлен двоякий эффект воз-
действия γ-облучения на MG- и FM-сплавы с точки
зрения термостабильности привнесенных радиацией
изменений:
с одной стороны,– это обратимый эффект радиа-
ционного воздействия – восстановление со време-
нем µ1 и µmax облученных сердечников до значений,
характерных для необлученных сплавов;
с другой стороны,– это необратимый эффект –
значения µ1, µmax и Нс, полученные после γ-облуче-
ния, не изменяются после длительной выдержки при
комнатной температуре.
Это может означать, что на воздействие радиа-
ции на MG- и FM-сплавы участвуют оба
термодинамические механизма, рассмотренные вы-
ше. Пониманию, почему в том или ином случае до-
минирует один из них, по-видимому, могут помочь
дополнительные исследования влияния радиации на
атомную структуру этих материалов. Проведение
такого рода исследований имеет два аспекта при-
кладной актуальности. Первый – это поиск средств
повышение радиационной стойкости индуктивных
элементов на сердечниках из на MG и FM- сплавов.
Второй – использование механизмов необратимого
влияния радиации на магнитные свойства MG и FM-
сплавов для создания радиационной технологии
управления параметрами магнитопроводов на их
основе. В рамках современной технологии изготов-
ления магнитопроводов на основе аморфных и нано-
кристаллических сплавов используется лишь два
средства управления их магнитными характеристи-
ками: варьирование химическим составом сплава и
термическая (или термомагнитная) обработка. Оба
они являются довольно грубыми и слабо контроли-
руемыми средствами. Коррекция же параметров уже
63
готовых магнитопроводов при помощи набора дозы
γ-облучения может осуществляться с любой степе-
нью точности.
В качестве итога данной работы можно сделать
следующие выводы:
– γ-облучение способно существенно влиять на
основные магнитные характеристики MG и FM-
сплавов на основе системы Fe-Si-B как в сторону
уменьшения, так и в сторону увеличения.
– привнесенные радиацией изменения магнит-
ных параметров сплавов могут прогрессировать, ре-
лаксировать или оставаться неизменными в ходе
длительного хранения при комнатной температуре в
зависимости от химического состава и обусловлен-
ных им особенностей структуры.
– полученные результаты свидетельствуют о
принципиальной возможности создания технологии
управления магнитными свойствами MG и FM-
сплавов с помощью воздействия ионизирующей ра-
диации.
Авторы выражают признательность генеральному
директору фирмы «МЕЛТА» кандидату физ.-мат.
наук В.К.Носенко за предоставленные образцы
сплавов и магнитопроводов, а также заведующему
отделом кристаллизации Института металло-физики
НАНУ профессору В.В.Маслову за содействие в
проведении экспериментов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аморфные металлические сплавы /Под ред.
Ф.Е.Люборского. М.: “Металургія”, 1987, с.137-
164
2. G.Herzer. /IEEE Trans.Magn. 1989, v.25, N5,
p.3327-3329.
3. V.V.Maslov, V.V.Nemoshkalenko et. Rapidly
quenched amorphous and microcrystalline alloys as
new class of materials. Productions and
applications //J.Met.Phys. and Adv.Technol., v.16,
N1,1994, p.5-9.
4. Часть 1. Методы измерений. ГОСТ 29004–91
(МЭК 367-1-82). Комитет стандартизации и мет-
рологии СССР, Москва, 1991.
5. Г.М.Зелинская, Д.Ю.Падерно, В.В.Маслов и др
О структуре и термической стабильности амоф-
ных сплавов (Fe,Cr)85B15 в исходном состоянии и
после γ-облучения //Металлофизика, 1990,, т.12,
№3, с.48-52.
64
Таблица 1
Таблица 2
|