Effect of Field Annealing on Magnetic Properties of Magnetic Soft Iron–Germanium Alloys

V. A. Lukshina; Лукшина В. А.; A. V. Timofeeva; Тимофеева А. В.; D. A. Shishkin; Шишкин Д. А.; Yu. N. Gornostyrev; Горностырев Ю. Н.; N. V. Ershov; Ершов Н. В.

doi:10.31857/S0015323023601101

Влияние термомагнитной обработки на магнитные свойства магнитомягких сплавов железо–германий

Авторы: Лукшина В.А.¹, Тимофеева А.В.¹, Шишкин Д.А.¹^,2, Горностырев Ю.Н.¹, Ершов Н.В.¹
Учреждения:
1. Институт физики металлов УрО РАН
2. Уральский федеральный университет
Выпуск: Том 124, № 12 (2023)
Страницы: 1196-1204
Раздел: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
URL: https://journals.rcsi.science/0015-3230/article/view/232729
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323023601101
EDN: https://elibrary.ru/CLFXCQ
ID: 232729

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Исследована концентрационная зависимость магнитных свойств сплавов железо–германий до и после термомагнитной обработки, которая представляет собой отжиг образцов в ферромагнитном состоянии в постоянном или переменном магнитном поле (magnetic field annealing ‒ MFA). Показано, что до отжига в магнитном поле при увеличении содержания германия в пределах 3–30 ат. % коэрцитивная сила увеличивается, а остаточная индукция уменьшается. В результате термомагнитной обработки в образцах сплавов индуцируется магнитная анизотропия: петли магнитного гистерезиса становятся более узкими, увеличивается остаточная индукция и снижается коэрцитивная сила. Термомагнитная обработка эффективна для сплавов Fe–Ge при содержании германия от 6 до 18 ат. %, при этом наибольшая ее эффективность наблюдается при 12 ат. % Ge. Обсуждаются особенности структурного состояния сплавов железо−германий и их роль в формировании магнитных свойств в процессе отжига в магнитном поле.

Ключевые слова

магнитомягкий сплав Fe–Ge, термомагнитная обработка, магнитные свойства, наведенная магнитная анизотропия

Список литературы

Дружинин В.В. Магнитные свойства электротехнической стали. М.: Энергия, 1974. 240 с.
Зайкова В.А. Старцева И.Е., Филиппов Б.Н. Доменная структура и магнитные свойства электротехнических сталей. М.: Наука, 1992. 272 с.
Freitas A.S., de Albuquerque D.F., Fittipaldi I.P., Moreno N.O. Magnetic properties of Fe–Al for quenched diluted spin-1 Ising model // JMMM. 2014. V. 362. P. 226.
Wu D., Xing Q., McCallum R.W., Lograsso T.A. Magnetostriction of iron-germanium single crystals // J. Appl. Phys. 2008. V. 103. P. 07B307.
Clark A.E., Hathaway K.B., Wun-Fogle M., Restorff J.B., Lograsso T.A., Keppens V.M., Petculescu G., Taylor R.A. Extraordinary Magnetoelasticity and Lattice Softening in bcc Fe–Ga Alloys // J. Appl. Phys. 2003. V. 93. P. 8621–8623.
Massalaski T.B. Binary Alloy Phase Diagrams / 2nd ed. ASM International, Materials Park, OH. 1990. 3589 p.
Ikeda O., Kainuma R., Ohnuma I., Fukamichi K., Ishida K. Phase equilibria and stability of ordered b.c.c. phases in the Fe-rich portion of the Fe–Ga system // J. Alloys Compd. 2002. V. 347. P. 198–205.
Okamoto H. Desk Handbook: Phase Diagrams for Binary Alloys / 2nd ed. ASM International, Materials Park, OH. 1993. 855 p.
Turtelli R.S., Nunes C.B., Teixeira L.C., Grӧs-singer R., Suzuki P.A., Barbatti C. Magnetostriction of polycrystalline Fe–Ge alloys // J. Alloy. Compd. 2009. V. 471. P. 52–55.
Cao J.X., Zhang Y.N., Ouyang W.J., Wu R.Q. Large magnetostriction of Fe1−xGex and its electronic origin: Density functional study // Phys. Rev. B. 2009. V. 80. № 10. P. 104414.
Лесник А.Г. Наведенная магнитная анизотропия. Киев: Наукова думка, 1976. 163 с.
Кекало И.Б., Самарин Б.А. Физическое металловедение прецизионных сплавов. Сплавы с особыми магнитными свойствами / Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1989. 496 с.
Sugihara M. On the effect of heat treatment in a magnetic field on magnetic properties of iron–aluminium alloys // J. Phys. Soc. Jpn. 1969. V. 15. P. 1456–1460.
Steinert J. Induced Uniaxial Magnetic Anisotropy of Fe-Al Alloys at Low Concentrations // Phys. Stat. Sol. 1967. V. 21. K13–K15.
Forsch K. Diffusionsanisotropie in Eisen–Siliziuin–Legierungen // Phys. Stat. Sol. 1970. V. 42. P. 329‒344.
Лукшина В.А., Шишкин Д.А., Кузнецов А.Р., Ершов H.В., Горностырев Ю.Н. Влияние отжига в постоянном магнитном поле на магнитные свойства сплавов железо–галлий // ФТТ. 2020. Т. 62. № 10. С. 1578–1586.
Neél L. Anisotropie magnétique superficielle et surstructures d’orientation // J. Phys.-Paris 1954. V. 15. P. 225–239.
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. rep. Res. Tohoku A. 1954. V. 6. P. 330–332.
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. P. 220–230.
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.
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.
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.
Ершов Н.В., Черненков Ю.П., Лукшина В.А., Смирнов О.П. Ближний порядок в магнитомягком сплаве α-FeAl // ФТТ. 2018. Т 60. № 9. С. 1619–1631.
Черненков Ю.П., Ершов Н.В., Лукшина В.А. Обнаружение новой фазы типа B1 в монокристаллах магнитомягких сплавов Fe–Al и Fe–Ga // ФТТ. 2019. Т. 61. № 11. С. 2000–2008.
Черненков Ю.П., Ершов Н.В., Лукшина В.А. Влияние отжига в ферромагнитном состоянии на структуру сплава железа с 18 aт. % галлия // ФТТ. 2019. Т. 61. № 1. С. 12–21.
Черненков Ю.П., Ершов Н.В., Горностырев Ю.Н., Лукшина В.А., Смирнов О.П., Шишкин Д.А. Рентгеноструктурный анализ ближнего порядка в твердых растворах железо–галлий // ФММ. 2022. Т. 123. № 10. С. 1054–1062.
Бозорт Р. Ферромагнетизм. М.: ИЛ, 1956. 784 с.
Kanematsu K., Ohoyama T. Magnetic and X-Ray Studies of Iron-Germanium System II. Phase Diagram and Magnetism of Each Phase // J. Phys. Soc. Jpn. V. 20. P. 236–242.
Khmelevska T., Khmelevskyi S., Ruban A.V., Mohn P. Magnetism and origin of non-monotonous concentration dependence of the bulk modulus in Fe-rich alloys with Si, Ge and Sn: a first-principles study // J. Phys.: Condens. Matter. 2006. V. 18. P. 6677–6689.