Распределение намагниченности в монокристаллах железокремнистых магнитомягких сплавов до и после термических обработок

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом мессбауэровской спектроскопии определено распределение намагниченности в монокристаллических образцах кремнистого железа. Образцы, изготовленные в виде тонких дисков, подвергались термическим обработкам под действием магнитного поля или механического напряжения. При содержании 5 и 8 ат.% Si, образцы имели кубическую ({100}<001>), а при 6 ат.% Si — госсовскую ({011}<100>) ориентацию кристаллографических осей. Используя параметры подспектров, полученных в результате разложения мессбауэровских спектров сплавов, определены относительные доли магнитных моментов атомов железа, ориентированных параллельно осям легкого намагничивания <100>. Показано, что отжиг и охлаждение в ферромагнитном состоянии под внешним воздействием (поле или напряжение), приложенным вдоль плоскости образца, перераспределяет магнитные моменты в пользу легких осей, лежащих в его плоскости. Наибольший эффект достигается во время отжига в постоянном магнитном поле. В то же время имеется довольно большая доля намагниченности, ориентированная вне плоскости образца, что, возможно, объясняется действием размагничивающего фактора.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. В. Ершов

Институт физики металлов УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: nershov@imp.uran.ru
Россия, Екатеринбург

Н. М. Клейнерман

Институт физики металлов УрО РАН

Email: nershov@imp.uran.ru
Россия, Екатеринбург

В. А. Лукшина

Институт физики металлов УрО РАН

Email: nershov@imp.uran.ru
Россия, Екатеринбург

А. В. Тимофеева

Институт физики металлов УрО РАН

Email: nershov@imp.uran.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Enz U. Magnetism and Magnetic Materials: Historical Developments and Present Role in Industry and Technology / Handbook of Magnetic Materials. V. 3. Ed. E.P Wohlfarth. North-Holland Publishing Company, 1982. P. 1‒36.
  2. Goss N.P. New Development in Electrical Strip Steels Characterized by Fine Grain Structure Approaching the Properties of a Single Crystal // Trans. American Soc. Metals. 1935. V. 23. P. 511‒531.
  3. Tebble R.S., Craik D.J. Magnetic Materials. London: John Wiley, 1969. 520 р.
  4. Taguchi S., Yamamoto Т., Sakakura A. New grain‒oriented silicon steel with high permeability "ORIENTCORE HI‒B" // IEEE Trans. Magn. 1974. V. 10. No. 2. P. 123‒127.
  5. Бозорт Р. Ферромагнетизм. М.: Иностранная литература, 1956. 784 с.
  6. Лесник А.Г. Наведенная магнитная анизотропия. Киев: Наукова думка, 1976. 163 с.
  7. Грехем Ч. Термомагнитная обработка / Магнитные свойства металлов и сплавов: семинар по магнитным свойствам металлов и сплавов, Кливленд, 25‒26 октября 1958 г. / ред. С. В. Вонсовский; пер. с англ. Л. А. Шубина. М.: Иностранная литература, 1961. 440 с.
  8. Губернаторов В.В., Сычева Т.С., Драгошанский Ю.Н. Формирование свойств ферромагнитных сплавов при термомагнитной и термомеханической обработках // Физика металлов и металловедение. 2004. Т. 98. № 1. С. 31‒37.
  9. Williams H.J. Magnetic Properties of Single Crystals of Silicon Iron // Phys. Rev. 1937. V. 52. No. 7. P. 747–750.
  10. Neél L. Anisotropie magnétique superficielle et surstructures d’orientation // J. de Phys. Radium. 1954. V. 15. No. 4. P. 225–239.
  11. Taniguchi S., Yamamoto M. A note on a theory of the uniaxial ferromagnetic anisotropy induced by cold work or by magnetic annealing in cubic solid solutions // Sci. Reports of the Research Institutes, Tohoku University. Ser. A, Physics, Chemistry and Metallurgy. 1954. V. 6. P. 330–332.
  12. Ершов Н.В., Клейнерман Н.М., Лукшина В.А., Тимофеева А.В. Распределение намагниченности в монокристаллах железокремнистых сплавов // ФММ. 2024. Т. 125. № 7.
  13. Ершов Н.В., Клейнерман Н.М., Лукшина В.А., Пилюгин В.П., Сериков В.В. Особенности локальной атомной структуры сплава Fe‒Si в α‒области фазовой диаграммы // Физика твердого тела. 2009. Т. 51. № 6. С. 1165–1171.
  14. Сериков В.В., Клейнерман Н.М., Лукшина В.А., Ершов Н.В. Ближний порядок в сплавах Fe1-xSix (x=0.05–0.08) с наведенной магнитной анизотропией // ФТТ. 2010. Т. 52. № 2. С. 316–322.
  15. Ершов Н.В., Лукшина В.А., Клейнерман Н.М., Сериков В.В. Магнитная доменная и локальная атомная структура сплава Fe0.94Si0.06 до и после термомагнитной обработки в переменном магнитном поле // ФТТ. 2012. Т. 54. № 3. С. 480–489.
  16. Русаков B.C. Мессбауэровская спектроскопия локально неоднородных систем. Алматы: ОПНИ ИЯФ НЯЦ РК, 2000. 438 с.
  17. Черненков Ю.П., Федоров В.И., Лукшина В.А., Соколов Б.К., Ершов Н.В. Ближний порядок в монокристаллах α-Fe–Si // ФММ. 2001. Т. 92. №. 2. С. 95–100.
  18. Chernenkov Yu.P., Fedorov V.I., Lukshina V.A., Sokolov B.K., Ershov N.V. Short-range order in α-Fe–Si single crystals // J. Magn. Magn. Mater. 2003. V. 254–255. P. 346–348.
  19. Chernenkov Yu.P., Ershov N.V., Lukshina V.A., Fedorov V.I., Sokolov B.K. An X-ray diffraction study of the short-range ordering in the soft-magnetic Fe–Si alloys with induced magnetic anisotropy // Physica B. 2007. V. 396. № 1–2. P. 220–230.
  20. Ершов Н.В., Черненков Ю.П., Лукшина В.А., Федоров В.И. Рентгенодифракционные исследования особенностей атомной структуры сплава Fe‒Si в α‒области фазовой диаграммы // ФТТ. 2009. Т. 51. № 3. С. 417– 422.
  21. Ершов Н.В., Черненков Ю.П., Лукшина В.А., Федоров В.И. Структура сплавов α‒FeSi с 8 и 10 ат.% кремния // ФТТ. 2012. Т. 54. № 9. С. 1813–1819.
  22. Старцева Е.В., Шулика В.В. Связь эффективности термомагнитной обработки и формы кривой температурной зависимости начальной проницаемости железокремнистых сплавов // ФММ. 1974. Т. 37. № 1. С. 98–106.
  23. Stearns M.B. Internal Magnetic Fields, Isomer Shifts, and Relative Abundances of the Various Fe Sites in FeSi Alloys // Phys. Rev. 1963. V. 129. No. 3. P. 1136–1144.
  24. Stearns M.B. Spin‒Density Oscillations in Ferromagnetic Alloys. I. "Localized" Solute Atoms: Al, Si, Mn, V, and Cr in Fe // Phys. Rev. 1966. V. 147. No. 2. P. 439–453.
  25. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V. Local magnetic moments and hyperfine magnetic fields in disordered metal-metalloid alloys // Phis. Rev. B. 2000. V. 62. No. 9. P. 5324–5326.
  26. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V. Formation of magnetic characteristics and hyperfine fields in metal–metalloid alloys // Comput. Mater. Sci. 2002. V. 24. No. 1–2. Р. 203–207.
  27. Ершов Н.В., Аржников А.К., Добышева Л.В., Черненков Ю.П., Федоров В.И., Лукшина В.А. Искажения кристаллической решетки вокруг примесных атомов в сплавах α‒Fe1−xSix // ФТТ. 2007. Т. 49. № 1. С. 64–71.
  28. Вертхейм Г. Эффект Мессбауэра. Принципы и применения. М.: Мир, 1966. 250 с.
  29. Горбатов О.И., Кузнецов А.Р., Горностырев Ю.Н., Рубан А.В., Ершов Н.В., Лукшина В.А., Черненков Ю.П., Федоров В.И. Роль магнетизма в формировании ближнего порядка в сплавах железо‒кремний // ЖЭТФ. 2011. Т. 139. № 5. С. 969–982.
  30. Osborn J.A. Demagnetizing factors of the general ellipsoid // Phys. Rev. 1945. V. 67. No. 11–12. P. 351–357.
  31. Chen D.-X., Pardo E., Sanchez A. Demagnetizing factors for rectangular prisms // IEEE Trans. Magn. 2005. V. 41. No. 6. P. 2077‒2088.
  32. Zverev V.I., Gimaev R.R., Tishin A.M., Mudryk Ya., Gschneidner Jr K.A., Pecharsky V.K. The role of demagnetization factor in determining the ‘true’ value of the Curie temperature // J. Magn. Magn. Mater. 2011. V. 323. P. 2453–2457.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Ориентация плоскости тонкого монокристаллического образца (показана серой плоскостью) относительно кристаллографических осей <100> и кубической элементарной ячейки (куб из широких черных линий) в случае КО образцов — слева и в случае ГО — справа.

Скачать (9KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Мессбауэровские спектры (сплошные кружки) и результат (сплошная линия) их подгонки подспектрами (тонкие линии) образцов сплава железо–кремний с 5, 6 и 8 ат.% Si, подвергнутых ТМО в постоянном магнитном поле и, в следствие этого, имеющих одноосную наведенную магнитную анизотропию [14].

Скачать (31KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Диаграммы распределений относительных объемных долей намагниченности по направлениям в монокристаллах с ГО осей (6 ат.% Si) после термических обработок при условиях, приведенных в табл. 1.

Скачать (104KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Диаграммы распределения относительных объемных долей намагниченности по направлениям в монокристаллах с КО кристаллографических осей (в верхней части — 5 и в нижней — 8 ат.% Si) после термических обработок при условиях, приведенных в табл. 1.

Скачать (104KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Диаграммы распределений относительных объемных долей намагниченности по направлениям в монокристаллах с ГО кристаллографических осей. Опыты с одним и тем же образцом без и с внешним магнитным полем, приложенным под углом 0°, 45° и 90° к ОЛН [001] — рис. 1.

Скачать (75KB)
Метаданные