تأثير تغيير تركيب شيميايي و عمليات حرارتي بر خواص مغناطيسي آلياژهاي پايه Fe-B نانوبلورين

دكتري

در اين پژوهش، نوارهاي نازك آلياژ پايه آهن با تركيب شيميايي (x=0, 2, 4) Fe89.3-x B7+x P3Cu0.7 با استفاده از روش مذاب ريسي توليد شده و ريزساختار و خواص مغناطيسي نوارهاي مذاب ريسي شده به ترتيب توسط پراش پرتو ايكس (XRD)، طيف سنجي موزبائر، مغناطيس سنج نمونه ارتعاشي (VSM) و مغناطيس سنج گراديان نيروي متناوب (AGFM) مورد بررسي قرار گرفت. به منظور تعيين دماي تبلور نوارهاي آمورف از دستگاه كالريمتري روبشي تفاضلي (DSC) استفاده شد. پس از تعيين دماهاي تبلور، به منظور بررسي استحاله هاي فازي ناشي از اعمال حرارت، نوارهاي آمورف در دو حالت كپسول شده تحت خلاء mbar4-10و تحت اتمسفر گاز آرگن با خلوص 999/99% در دماهاي 350، 370، 390، 420، 440، 530 و ˚C650 به مدت زمان هاي مختلف (از 1 دقيقه تا 60 دقيقه) تحت عمليات حرارتي آنيل قرار گرفتند. ساختار، خواص مغناطيسي و حوزه‌هاي مغناطيسي نوارهاي آنيل شده نيز به ترتيب توسط پراش پرتو ايكس (XRD)، طيف سنجي موزبائر، VSM، AGFM و MFM بررسي شد. نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش ميزان بور از 7 به 11 درصد اتمي، ساختار نوارهاي انجماد سريع يافته از ساختار بلورين به ساختار شبه آمورف تغيير يافته و اين تغيير ساختار منجر به كاهش نيروي پسماندزداي مغناطيسي، Hc، از A/m1464 به A/m24 و همچنين كاهش آهنربايش اشباع از emu/g209 به emu/g187 مي‌شود. بررسي نتايج به دست آمده براي آلياژ Fe85.3 B11 P3Cu0.7 بيانگر اين مطلب بود كه فرايند تبلور اين آلياژ شامل دو مرحله است: در مرحله اول تبلور، فاز α-Fe و در مرحله دوم، فاز Fe3B تشكيل مي‌شود. با بررسي سينتيك نانوتبلور آلياژ Fe85.3B11P3Cu0.7 مشخص شد كه مكانيزم تبلور اين آلياژ در دماهاي مختلف، يكسان نبوده و لذا روش‌هاي ايزوسينتيك براي محاسبه انرژي فعالسازي اين آلياژ مناسب نيستند. به منظور محاسبه انرژي فعالسازي تبلور اين آلياژ از روش‌هاي هم‌تبديلي استفاده شد. ميزان انرژي فعالسازي تبلور فاز α-Fe با استفاده از دو روش هم تبديلي Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) و Flynn-Wall-Ozawa (FWO) محاسبه شد. نتايج اين محاسبات نشان داد كه نتايج به دست آمده از اين دو روش، تطابق نسبتاً خوبي با يكديگر دارند. با اعمال عمليات حرارتي بر روي نوارهاي شبه آمورف Fe85.3 B11 P3Cu0.7 مشخص شد كه آنيل در محدوده دماهاي ˚C440 و كمتر از آن تا ºC350 به مدت حداكثر 10 دقيقه منجر به بهبود قابل ملاحظه خواص نرم مغناطيسي (افزايش آهنربايش اشباع تا emu/g220 و كاهش نيروي پسماندزداي مغناطيسي تا A/m17) مي‌شود در صورتي كه آنيل در دماهاي 530 و ˚C650 علي رغم افزايش آهنربايش اشباع تا حدود emu/g240، به دليل افزايش قابل ملاحظه نيروي پسماندزداي مغناطيسي تا حدود A/m1300 در نتيجه‌ي تشكيل فازهاي سخت مغناطيس بورايدي منجر به افت خواص نرم مغناطيسي مي‌شود.

194531

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر علي بيت الهي

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

دكتر حسين عربي - دكتر حسن ثقفيان