Введение к работе
Сплавы на основе Fe-Cr-Co, как высококоэрцитивные материалы, известны уже более 20 лет. Они широко используются в технике в качестве материалов для постоянных магнитов и роторов гистерезисных двигателей. Эти сплавы привлекают внимание исследователей, так как они обладают достаточно высокими магнитными свойствами (сравнимыми с широко известными сплавами ЮНДК), дешевы из-за малого содержания Со, хорошо поддаются холодной пластической деформации, что позволяет получать'из них магниты сложной формы, а также имеют высокую коррозионную стойкость. Процессы, протекающие в этих сплавах и приводящие к высококоэрцитивному состоянию (ВКС), характерны для большой группы магнитно-твердых сплавов с анизотропией полей рассеяния, поэтому сплавы Fe-Cr-Co представляют собой интерес и как модельные сплавы.
В сплавах Fe-Cr-Co ВКС формируется в два этапа. Первый - это распад а-твердого раствора, в результате которого образуется две фазы: ои-ферромагнитная и а2- слабомагнитная или парамагнитная. Магнитное поле, приложенное во время распада способствует удлинению частиц сильномагнитной фазы вдоль направления поля. Второй этап - дораспад, в процессе которого происходит изменение относительного количества фаз в сплаве и их более полное разделение по составу. Таким образом, ВКС в сплавах на основе Fe-Cr-Co объясняется тем, что анизотропные по форме частицы сильномагнитной фазы (в идеале однодоменные) разделены выделениями слабомагнитной или парамагнитной аг-фазы. Перемагиичивание осуществляется путем вращения вектора намагниченности.
Актуальность темы: Для сплавов Fe-Cr-Co, как и для всех материалов используемых для производства постоянных магнитов (ПМ), главными свойствами являются коэрцитивная сита (Нс) и намагниченность (I). Поэтому первейшая задача при исследовании сплавов для ПМ - выявление закономерностей возникновения и изменения магнитных свойств, в первую очередь Не и I (I, или I,), на всех этапах формирования ВКС. Однако, в подавляющем числе работ магнитные свойства измерялись при комнатной температуре после закалки от различных ступеней обработки. Лишь в отдельных работах и в узких температурных интервалах проводились высокотемпературные исследования по изучению формирования магнитных свойств. Таким образом, полная картина формирования магнитных свойств на всем температурном интервале распада и дораспада отсутствует. В частности, например, точки Кюри фаз располагаются в двуфазной области противоречиво, без- четкой закономерности, ставя под сомнение возможность описания фазового равновесия с помощью бинарных политермических разрезов.
В отличии от сплавов Fe-Cr-Co, сплавы Fe-Ni-AI-Co были подробно изучены метолами рентгеноезруктурного и магнитного анализов непосредственно при всех
температурах формирования ВКС. Поэтому имеется возможность и необходимо сопоставить изменения магнитных свойств сплавов Ке-Сг-Со и Fe-Ni-AI-Co на различных этапах распада и дораспада и, таким обраюм, определить обішюсіь и различие процессов формирования магнитных свойств в сплавах них дв\х ір>пи
Ряд сплавов системы Fe-Cr-Co недостаточно подробно или вообще не изучены. Большинство работ посвящено изучению сплавов, лежащих в концентрационном интервале 20-25 %С'г, т.е. находящихся вбіиіи іребня поверхности расслоения. Фазовое состояние, уровень маїниіньїх свойсів сплавов С содержанием Сг более Wo практически не изучены (Х'обенноои фаювогч) состояния сплавов должны отразиться на физических, в юм числе и чаншших. свойствах сплавов.
Цель работы; В соответствии с сформулированными выше проблемами в работе ставилась цель изучить особенности формирования нашитых свинсів (Н, и 1) сплавов Fe-Cr-Co непосредственно при всех температ)рах и раыичных режимах проведения распада и дораспада.
В связи с сформулированной целью в работе решались следующие іалачи:
определить положение іраницьі области расслоения в иссле.пемых
сплавах;
- экспериментально подтвердить возможность мшниіноіо анализа,
выявить особенности формирования матитных свойств в сплавах с
повышенным содержанием хрома (.10-34 %Сг) неиосредсівенно при раїличньїх
температурах и временах проведения распада и на различных папах и временах
дораспада;
связать особенности матитных свойств при раиичных температурах, временах распада и дораспада с имеющимися сведениями о фа юном и структурном состояниях сплавов,
измеряя точки Кюри при различных скоросіях охлаждения провести
фазовый магнитный анализ сплавов на различных палах распада и лорашала.
по полученным зависимостям машитных свойсів провести магнитоструктурный анализ при распаде и дорасмаде,
- выявить влияние скорости охлаждения из олнофашой об .ас г и до
температуры распада на формирование вьісококоірцитивиоіососіояния,
- определить, чем в перв>ю очередь обусловлена ниікая коїрциіианая сила в
сплавах Fe-Cr-Co особым видом диаграммы расслоения или дроблением
струтуры.
Научная новизна Подавляющее число исследователей определяли скойсіва сплавов при комнатной температуре после сооїнсістнуюших режимоь термической обработки В иасюяшей рабоїе исследовали формирование оптимал тых магиишых свойств непосредсівенно при всех )смпераг>рах термомаїзіитной (ЇМО) и термической обработок ( К)| Іамій подход поіно іяеі исключить проявление влияния тех иімеиеиий в сноіктнах фаі. мнорые
происходят при охлаждении. Кроме того, этот метод позволяет косвенным образом судить о формировании структуры (по коэрцитивной силе сплава) и фагового состояния (по намагниченности сплава).
Применение метода иімерения магнитных свойств при высоких температурах позволило выявить особенности формирования магнитных свойств сплавов с попышенным содержанием Сг - наличие двух максимумов и минимума на зависимости |{, от температуры распада и максимума на зависимости І, от температуры распада, обусловленных наличием в сплавах дополнительной ферромагнитной фаіьі а'; итучить кинетику формирования магнитных свойств; покачать стадийность распада на основе анализа корреляций Ц^ц"!,); измерить точки Кюри о2-фаты (і\(аг)) после различных ступеней термической обработки; показать низкую устойчивость мегастабильного состояния; связать снижение магнитных свойств с изменениями фазового состояния сплава (например, резкое снижение И, при прохождении через T^aj)).
Практическая значимость работь). В работе показано, что сплавы Fe-Cr-Co имеют очень узкий температурный интервал распада, приводящего к максимальным магнитным свойствам, что существенно затрудняет проведение ТМО Вследсгвии гтого. градиент температур по объему образца приводит к резком) снижению коэрцитивной силы.
Последовательное медленное охлаждение от температур однофазной области приводит к низкому уровню коэрцитивной силы, что вызвано: во-первых, изменением морфологии структуры, как предполагается, при медленном переходе через узкий температурный интервал существования ферромагнитной а'-фазы; во-вторых, выделением чрезмерного количества а,-фаты в температурном интервале от температуры распада до 580"С.
Рекомендуется повысить стабильности установки температуры и однородность температуры по объему образца: быстро проходить неблагоприятный температурный интервал, обусловленный повышенной намагниченностью сплава из-за наличия дополнительной ферромагнитной а'-фазы.
Положения, выносимые на защиту:
- наличие узкотемпературной области трехфазного a-Ki'+ai+aj распада в сплавах Fe-Cr-15%Co-3%Mo с повышенным, до 30-34%, содержанием хрома, что приводит к наличию двух максимумов и минимума на зависимости И* от температуры распада и максимума и минимума на зависимости I, от температуры распада:
распад сплавов Fe-Cr-Co происходит в два этапа; на первом изменяются Пс и I, (ге состав и количественное соотношение фаз); на втором происходит сушесівенный рост Ц при неизменной величине і, (т.е. рост ферромагнитных
частиц Gti-фазы в направлении внешнего магнитного пола при неизменном составе и колличественгіом соотношении фаз);
при дораспаде сплавов 1-3 в процессе охлаждения, как ступенчатого, так и непрерывного, происходят два процесса. Во-первых, при охлаждении выделяется он-фаза, что приводит к снижению Н, сплавов примерно на 250 Э. Этот процесс наиболее интенсивно происходит в интервале температур от температуры И)МО до 580 "С. Во-вторых, одновременно происходит снижение температур Кюри аз-фазы до температур ниже комнатной, что приводит к росту Н, сплавов на величину около 650 Э при комнатной температуре.
Публикации: Основное содержание диссертации изложено в 7 работах, указанных в конце автореферата.
Апробация работы: Основные результаты диссертации докладывались на XII Международной конференции по постоянным магнита) (Суздаль, 22-26 сентября 1997 г.), на 111 Международном симпозиуме по физике магнитных материалов (Корея, Сеул, 21-25 августа 1995 г.), два доклада на 50-й научной конференции студентов МИСиС (Москва, 1996 г.).
Объем работы: Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации составляет 183 страницы, 67 рисунков, 8 таблиц, 137 наименований в списке литературы.
