Введение к работе
Актуальность темы. Магнитно-мягкие прецизионные сплавы Nl-Fe юрмаллойного класса благодаря высокому уровню магнитных свойств заходят широкое применение в качестве изделии радиоэлектронной аппаратуры (головки магнитной аудио- и видеозаписи). Однако из-за роста потерь на вихревые токи высоконикелевые пермаллои используются на частотах перемагничивакия, не превышающих 30 кГц. {роме того, они чрезвычайно чувствительны к механическим воздейст-зиям и не обладают высокой прочностью и износостойкостью. Частично эти недостатки удается устранить путем легирования такими элемен-гами, как Мо, Та, V, Nb и т.д.
Сплавы типа "сендаст" (Fe-Sl-Al) и аморфные сплавы, которые гакже представляют интерес как магнитно-мягкие материалы, пред-іазначенше для работы на высоких частотах, имеют существенные юдостатки: охрупчивание после оптимизирующих термообработок, дорогостоящая основа - кобальт, невысокая термическая стабильность.
В связи с усовершенствованием техники магнитной записи, расширением рабочего интервала частот и уменьшением веса и габаритов їзделий необходимы интенсивные исследования для поиска новых мате-эиалов, обладающих улучшенным комплексом физико-механических :войств (высокие значения магнитной проницаемости на частоте около МГц, повышенная прочность, износостойкость, термическая стаби-іьность).
Решение этой проблемы может быть найдено путем получения :плавов пермаллойного класса в 'неравновесном состоянии методом іверхскоростной закалки из расплава. Известно, что закалка из жидюго состояния приводит к существенным изменениям фазового соста-іа, увеличению растворимости легирующих, элементов, образованию икрокристаллической структуры. Таким образом, можно ожидать, что юлучение сплавов системы Nl-Fe, легированных Nb, Mo, Zr, в микро-ристаллическом состоянии приведет к существенному улучшению іеханических характеристик при сохранении высокого уровня магнит-ых свойств.
Анализ литературных .данных показывает, что сведения о икрокристаллических сплавах системы Nl-їе в области составов, бо-атых N1, практически отсутствуют.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы явилось кспериментальное изучение влияния закалки из расплава и последу-щей термической обработки на структуру и физико-механические
свойства сплавов системы Nl-Fe, бинарных и легированных Nb, Mo Zr.
Для достикения этой цели в диссертационной работе был поставлены следующие задачи:
1.Исследовать влияние быстрой закалки на процесс упорядочени в бинарных сплавах NI-Fe в широкой концентрационной области 50Ш<75%.
2.Установить влияние быстрой закалки и последующей термичес кой обработки на структуру кристаллитов, фазовый состав, особе* ности фазовых превращений, тонкую структуру микрокристаллическг Nl-Fe сплавов, бинарных и легированных. Nb, Mo, Zr.
3.Исследовать влияние особенностей структуры и фазового состг ва сплавов на магнитные (статические и динамические) и механичес кие свойства.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследоваш влияния быстрой закалки на структуру, фазовые превращения и физі ко-механические свойства микрокристаллических сплавов на осної системы Ni-Fe. Установлен фазовый состав, последовательность фаз< вых превращений и механизмы образования фаз при закалке из расшіі ва и отжиге микрокристаллических сплавов Ni85_xFe)5Nbx, х = 4-8 ! Выявлено влияние легирующих элементов Nb, Mo, Zr на процесс кри< таллизации из расплава. Обнаружено, что закалка из жидкого сост< яния значительно ускоряет процессы выделения фаз при отжиге сплавах системы Nl-Te-Nb. Исследована тонкая структура сплаво: бинарных и легированных Nb, Mo и Zr. Обнаружен эффект измельчен зеренной структуры сплавов системы Ni-Fe-Nb(Mo) в процессе терм обработки, который проявляется наиболее сильно по сравнению с др гими микрокристаллическими сплавами. Показано влияние эволюц структуры, текстуры и особенностей фазовых превращений на магни ные и механические свойства сплавов. Установлено, что быстр закалка и легирование приводят к значительному упрочнению эт сплавов. Обнаружено существование максимума эффективной магнитн проницаемости в широком интервале частот перемагничивания при л гировашш сплавов N1 и Мо в области температур отжига 800 - 100С Проанализированы причины этого явления с точки зрения особенное! структуры микрокристаллических сплавов и влияния быстрой закал на процессы упорядочения.
Положения, выносимые на защиту.
1. Бысгрозакаленвые микрокристаллические сплавы системы N1-имеют следующие особенности структуры :
отсутствие дальнего порядка после закалки из расплава;
малый размер зерна ( 2-5 мкм ) и высокую стабильность к 'ермическим воздействиям ;
повышенную плотность закалочных дефектов.
-
Легирование сплавов Zr, ЇЇЬ и Wo приводит к снижению реднего размера зерна и изменению механизма кристаллизации из ра-плава от ячеистого к дендритному.
-
Сплавы системы Nl-Te-Nb (Nb^6) * имеют следующий фазовый остав: а) после закалки из расплава - пересыщенный Nb твердый ра-твор на основе N1 и фаза p-Ni3Nb с орторомбической решеткой;
О) после отжига - метастабильная фаза 7"-Ni3Nb, порядоченная по типу Шг2, ГЦК-твэрдай раствор на основе N1, порядоченный по типу Ы2, и фаза р-М^НЪ. Фазы р и f образуются основном по механизму гетерогенного зарождения. Быстрая закалка начительно ускоряет процессы выделения фаз при отжиге по сравне-ив со сплавами, полученными традиционными методами.
4. Закалка из жидкого состояния значительно увеличивает проч-эсть (твердость) исследуемых сплавов как в однофазном, так и в ногофазном состояниях. Низкотемпературная термообработка сплавов i-Fe-Nb(Mo) приводит к существованию максимума эффективной магнит-зй проницаемости в области частот перемагничивания 50 кГц - 1 МГц
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные эзультаты расширяют физическое представление о влиянии быстрой акалки на фазовые превращения, механизмы образования фаз и эволюта зеренной структуры микрокристаллических сплавов на основе N1 зеле отжига в широком интервале температур. На основе проведених исследований установлено, что использование метода закалки из эсплава в случае сплавов Nl-Fe-Hb(Mo) позволяет достичь значите-люго упрочнения ( 1,4 -2,3 раза ) и увеличения эффективной маг-ітной проницаемости в области частот перемагничивания' 1 МГц ( в ,5 - 2,0 раза) по сравнению с аналогами, полученными традиционными ітодами. Приоритет на эти сплавы защищен авторским свидетельством 'С » 4943474/02.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы были доло-1НЫ и обсуждены на V Всесоюзном семинаре "Структура дислокаций и панические свойства металлов и сплавов11, Свердловск, 1990 г. и Всесоюзной Конференции "Аморфные прецизионные сплавы: свойства, хнология, применение", Ростов-Великий, 1991 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных бот, получено 1 авторское свидетельство.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, общих выводов и списка использованной литературы из 124 наименований. Работа изложена на 196 страницах машинописного текста и содержит рисунков и таблиц.
