Введение к работе
Актуальность темы данной работы определяется как потребностью прогрессивных промышленных технологий в новых материалах о заданным комплексом физических свойств, так и интересом фундаментальной науки к материалам нового поколения какими являются аморфные металлические сплавы /АМС/. Широкое внедрение в различные отрасли народного хозяйства АМС требует как оптимизации технологии их получения, так и комплексного исследования современными методами их структуры и физических свойств. Важность таких исследований обусловлена тем, что до настоящего времени не разработаны научные принципы выбора состава АМС, режимов их получения и обработки для обеспечения требуемого уровня физических параметров. В этой связи особое внимание уделяют исследованию магнитных, электрических, гальваномагнитных и кинетических свойств бинарных и многокомпонентных АМС, а также проведению сравнительного анализа, этих материалов с кристаллическими аналогами. Важ-^ ное значение придают также изучению кинетики и механизмов структурной релаксации и кристаллизации АМС. Во-первых, изучив мехак низм структурной релаксащгГи кристаллизации АМС, можно*нырабо- тать конкретные рекомендации по управлению этими процессами, т.э» научиться-влиять на термическую стабильность аморфного состояния. Во-вторых, данные о структуре и составе, выделяющихся фаз дают информацию о строении расплавов, что важно для теории металлургических процессов. В третьих,' нагрев свежезакаленных АМС приводит к изменению их структуры и физических свойств,.фиксированию более устойчивых метастабильных состояний. Поэтому для решения во-, просов о стабильности физических, свойств и расширению температурных режимов эксплуатации АМС необходимо изучение закономерностей протекания структурных"и магнитных упорядочений, происходя-? щих в них при. внешних тепловых воздействиях, облучений электронами и У'-квантами.
Цель работы - установление закономерностей влияния состава на формирование структуры, электрических, магнитных и гальваномагнитных свойств бинарных и многокомпонентных АМС на основе . За-переходных металлов, выявление особенностей в изменении физических параметров этих сплавов при тепловом воздействии и облучении.
Ооновные задачи.
I. Исследование температурных и концентрационных зависимостей электрофизических, магнитных и гальваномагнитных свойств бинарных и многокомпонентных АМС на основе Sd-металлов, выявление характера изменения этих зависимостей при переходе в кристаллическое состояние.
2. Установление количественных соотношений, связывающих температурные зависимости электросопротивления р , коэффициента Холла Rj намагниченности насыщения 3$ в рамках теории Кондорского-Ведяева-Храновского.
3» Изучение кинетики и механизмов структурной релаксации
и кристаллизации ряда АМС различного состава для выработки
рекомендаций по увеличению их температурно-временной устойчивос
ти и изменению физических параметров. . .
4. Изучение влияния'низкотемпературного отжига, облучения електронами и о -квантами на температурно-временную стабильность, удельное электросопротивление, температуру Кюри и температурные зависимости физических свойств ряда АМС на основе металлов группы железа.
Научная новизна. Впервые экспериментально исследованы концентрационные и температурные зависимости электрофизических, магнитных и гальваномагнитных свойств ряда АМС на основе 3d-ne-реходных металлов, полученных методом закалки из жидкого- состояния в идентичных условиях. Изучена кинетика и механизмы кристаллизации втих, сплавов. Выявлены и проанализированы различные факторы, влиякщііе на термическую стабильность и величину энергии активации при кристаллизации <Е> , определены схемы структур-
чшх и магнитных превращений, протекающие в АМС при их нагреве.
Показано, что при изменении структуры и состава сплавов, приводящей к повышению степени локализации электронов, наблюдается повышение удельного электросопротивления и уменьшение темпера-. турного коэффициента **$/ъТ - Установлено, что вследствие измеу
нений; композиционного ближнего упорядочения при. торыоциклических -нагревах сплавов на основе железа в пределах еыорфного состояния, а также при изотермической выдер^ке^значение температуры Кюри увеличивается. Протяженность обменного взаимодействия в АМС меньше, чем в кристаллических сплавах идентичного состава, вследствие чего приведенные температурные зависимости ^tyjsf (*/%) имеют Солее пологий вид, а закон Блоха Ї3'2 выполняется лишь в
области температур Тс/2. В АМС Ре-В с увеличением концентрации металлоидов TQ возрастает, а в сплавах Fegg_xCr ^jg /x=8*I5/ с увеличением концентрации хрома Тс уменьшается. Легирование сплавов Fe-B марганцем и титаном приводит к уменьшению Т0. Установлено, что парамагнитная восприимчивость % для АМС на основе железа при Т'-Т может быть аппроксимирована законом Кюри-Вейсса. Обнаружено, что в АМС на основе Fe-B аномальный коэффициент Холла Rfi > 0 ив зависимости от состава составляет \ (3*9) 10 м^/Кл. При переходе от аморфного к кристаллическому состоянию R$ уменьшается, а э3%т*увеличивается. При Т < TQ концентрация носителей тока, рассчитанная в приближении модели свободных электронов, в, АМС более, чем на порядок меньше по сравнению с кристаллическими аналогами. Связь Rj» (3s) в АЫС более слабая, чем в кристаллических аналогах, что обусловлено разупо-рядочением структуры. Получены количественные соотношения, связывающие температурные зависимости удельного электросопротивления, аномального коэффициента Холла, намагниченности насыщения и описывающие в рамках теории Кондорского-Ведяева-Грановского трансформацию энергетического спектра электронов /ЭСЭ/. ,
Практическая значимость. Новые' экспериментальные данные о температурних и концентрационных зависимостях физических свойств АМС на основе а-переходных металлов расширяют физические представления о природе аморфного состояния, служат основой для разработки теоретических моделей АМС. Полученные результаты представляют также интерес с точки зрения возможности применения аморфных ферромагнитных сплавов в технике и прогнозирования овойств новых материалов с более высокими эксплуатационными .параметрами,. Автор зацяшает:
1. Нивыа экспериментальные результаты по температурным и
концентрационным зависимостям удельного электросопротивления,. . коэффициента термоЭДС, аномального коэффициента Холла, намагниченности насыщения и магнитной восприимчивости для ряда бинарных и многокомпонентных сплавов на основе Зо1-переходных металлов в аморфном и кристалличеоком состояниях.
-
Схемы структурных и магнитных превращений для АМС на основе Fe-B и систем Fe-Ue-B /Me=Cr,Co,M' ,Mrt, Ті/.
-
Установленные закономерности в изменении электрических, магнитных, гальвмномэгннтных параметров для ряда сплавов на ос-
4 нове ЗоЬметаллов в зависимости от состава, теплового воздействия и облучения.
4. Экспериментально обнаруженную независимость от температуры магнитной восприимчивости в парамагнитном сплаве на основе Ті -Си как в аморфном, так и в кристаллическом состояниях, обусловленную осутствием локализованных магнитных моментов на атомах. Легирование этих сплавов Fe,Co, Лі до 5 вл.% существенно не изменяет их магнитные свойства.
Апробация работы. Основные результаты диссертации долояены и оСсузеденн на Международной конференции ШїШШЇ- /Токио, 1987/; Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы исследования структуры и свойств быстрозакаленных металлических сплавов" /Москва,1988/; XI-школе семинар "Новае магнитные материалы микроэлектроники" /Ташкент,1988/; Ш Всесоюзной конференции "Проблемы исследования структуры .аморфных металлических сплавов" /Москва, 1988/; XX - Всесоюзном семинаре "Актуальные проблемы прочна/зти" /Ижевск,1989/; У -Всесоюзной конференции "Аморфные прецизионные сплавы: технология, свойства, применение" /Ростов Великий»1991/;' I - региональной конференции 'республик Средней Азии и Казахстана /Самарканд, 1991/; ІУ - Всесоюзной конференции "Проблемы исследования структуры аморфных сплавов" /Ижевск,1992/; научных семинарах кафедр физики магнитшвс явлений физического факультета СамГУ им. А.Навои и физики металлов Киевского политехнического института.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 14 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, , трех глав, заключения и библиографии. Работа изложена на 136 страницах машинописного текста, 'содержит 60 рисунков, 7 таблиц, описок литературы из 122 наименований.