Распределение намагниченности и магнитные свойства кристаллических, аморфных и нанокристаллических магнитомягких материалов

Определение потенциального вклада известных механизмов в удельные магнитные потери и выявление механизмов, наиболее вероятных для электротехнических материалов. Методы определения распределения намагниченности в лентах. Параметры термической обработки.

Рубрика Физика и энергетика
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 02.03.2018
Размер файла 1,3 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Проведенные исследования зависимости удельных магнитных потерь от частоты и индукции продемонстрировали несостоятельность традиционного метода разделения удельных магнитных потерь на составляющие и позволили предложить методику разделения магнитных потерь на составляющие с учетом частотной зависимости потерь на гистерезис. Кроме того, результаты исследований показали, что динамическая составляющая магнитных потерь существенно возрастает в интервале индукции, где активно протекают процессы вращения намагниченности;

в области магнитной индукции, где вклад смещения 180-градусных доменных границ в процессы намагничивания и перемагничивания преобладает, высота низкочастотного пика поглощения обусловлена, в основном, частотно-зависимой составляющей потерь на гистерезис.

в интервале индукции, где активны процессы смещения 90-градусных доменных границ, формирование резонансного пика поглощения происходит как за счет динамической, так и за счет частотно-зависимой гистерезисной составляющих магнитных потерь.

Исследование физических причин влияния термической обработки на магнитные свойства лент аморфных магнитомягких сплавов на основе железа показало, что кроме снижения уровня внутренних напряжений [26] и усиления влияния анизотропии формы, на магнитные свойства аморфной ленты влияют и другие факторы. Формирование поверхностного аморфно-кристаллического слоя оптимальной толщины индуцирует преимущественно плоские растягивающие напряжения в аморфной матрице, уменьшает объем доменов с ортогональной намагниченностью. Это ослабляет стабилизацию границ доменов с планарной намагниченностью и, облегчая их смещение, повышает магнитную проницаемость ленты, существенно снижает магнитные потери. Повышение однородности расплава в результате его термовременной обработки способствует повышению однородности структуры ленты и приводит к запаздыванию процессов поверхностной кристаллизации.

Исследование взаимосвязи эффективности термической обработки на воздухе с распределением намагниченности в ленте проводили на образцах сплава Fe81B13Si4C2. Для исследований были подобраны три серии образцов: образцы с идентичным распределением намагниченности; образцы, отличающиеся значениями объема доменов с ортогональной намагниченностью; образцы с одинаковым объемом доменов V, отличающиеся распределением намагниченности в плоскости ленты.

Результаты проведенных исследований показали, что эффективность термообработки зависит от исходного распределения намагниченности в ленте. Термическая обработка образцов первой серии приводит к практически одинаковому распределению намагниченности и уровню магнитных свойств. Наиболее сильное уменьшение объема доменов с ортогональной намагниченностью и наиболее сильный рост максимальной магнитной проницаемости наблюдается для тех образцов, которые в исходном состоянии имели большие значения V. В таблице 1 показано влияние термической обработки на распределение намагниченности образцов 3 группы.

Таблица 1 - Влияние термической обработки при 380оС с длительностью изотермической выдержки 2/ на распределение намагниченности в ленте (3 группа образцов)

Характеристика

max

V

Vпл

V180

V90

Состояние ленты

Закал

ТО

Закал

ТО

Закал

ТО

Закал

ТО

Закал

ТО

1

9100

22000

22

17

78

83

34

58

44

25

2

8800

19000

22

18

78

82

51

52

25

30

Видно, что степень увеличения объема доменов с планарной намагниченностью, ориентированной вдоль оси ленты (V180), выше для тех образцов, которые в исходном состоянии имели больший объем доменов с планарной намагниченностью, ориентированной поперек ее оси (V90). В этом случае после термической обработки наблюдается уменьшение объема доменов с 90-градусными границами.

В таблицах 2 и 3 приведены некоторые магнитные характеристики образцов сплава Fe81B13S4C2 для двух вариантов отжига: на воздухе и в вакууме. Видно, что после отжига в вакууме статические магнитные характеристики образцов лучше. Тем не менее, образцы после вакуумного отжига обладают более высокими значениями удельных магнитных потерь, в частности, их динамической составляющей.

Таблица 2 - Магнитные свойства образцов сплава Fe- B - Si -C после отжига на воздухе и в вакууме

Состояние образцов

?max

B1000, Тл

Hc, А/м

Br,Тл

Р1,0/400, Вт/кг

Р

Рг

Рдин

ТО на воздухе

64000

1,54

3,6

0,56

1,48

0,64

0,84

ТО в вакууме

92000

1,69

3,4

0,78

2,28

0,59

1,69

Рвак/Рвозд

1,54

0,92

2,01

Таблица 3 - Влияние среды отжига на распределение намагниченности в ленте

Состояние ленты

ТО при t=380оC с выдержкой 10 минут

в вакууме

на воздухе

Объем доменов с ортогональной намагниченностью (V????%

8

14

Объем доменов с планарной намагниченностью (Vпл), %

92

86

Объем доменов с планарной намагниченностью, ориентированной вдоль оси ленты (V180), %

71

62

Объем доменов с планарной намагниченностью, ориентированной поперек оси ленты (V90), %

21

24

Рис. 17 - Влияние длительности изотермической выдержки на воздухе при 380оС на анизотропию распределения намагниченности в плоскости ленты

Полученные результаты находят удовлетворительное объяснение в рамках анизотропного оксидирования и наводороживания поверхности ленты во время отжига на воздухе из-за взаимодействия атомов кремния и железа с водяными парами. Возникновение избыточной концентрации пар атомов различных элементов внедрения в направлении, перпендикулярном направлению результирующей намагниченности, приводит к псевдоодноосному растяжению вдоль этой оси, что способствует дроблению доменной структуры и получению более низких значений удельных магнитных потерь.

На рисунке 17 показано влияние длительности изотермической выдержки на воздухе при 380оС на анизотропию распределения планарной намагниченности в образцах исследуемого сплава. Уменьшение различий в объемах образцов с планарной намагниченностью, ориентированной вдоль и поперек оси ленты (), с ростом в интервале 0 < 60 c обусловлено, в основном, снятием внутренних напряжений в результате термообработки и влиянием формы образца на распределение намагниченности. Кроме того, взаимодействие содержащихся в поверхностном слое ленты атомов кремния и железа в процессе отжига с находящимися в атмосфере водяными парами, приводит к анизотропному насыщению поверхности ленты водородом и кислородом. Во время отжига при нагревании существенно ослабляется влияние формы образца на распределение намагниченности. В результате этого намагниченность в плоскости ленты преимущественно ориентируется в соответствии с направлением обусловленного закалкой псевдоодноосного растяжения, т.е. поперек продольной оси ленты [27,28]. Локально - направленное упорядочение приводит к ориентации осей пар атомов элементов внедрения в направлении, перпендикулярном результирующей намагниченности, поскольку такое состояние соответствует минимуму энергии магнитного взаимодействия Is c осью анизотропии дефекта [22]. Следовательно, вдоль оси ленты в плоскости образца (в направлении, перпендикулярном результирующей намагниченности) образуется избыточная концентрация элементов внедрения. В этом случае после охлаждения индуцируются псевдоодноосные плоские растягивающие напряжения вдоль оси ленты. Это также способствует формированию продольной ориентации результирующей намагниченности после отжига. Формирование поперечной анизотропии распределения намагниченности в плоскости ленты при > 1 мин, как это следует из результатов исследования, может быть связано с особенностями поверхностной кристаллизации. Известно, что одним из наиболее важных условий получения аморфного состояния сплава является наличие аморфизатора (металлоида), снижающего скорость кристаллизации сплава [29]. Происходящее во время отжига повышение концентрации примесных атомов в поверхностном слое ленты также ингибирует процессы кристаллизации. Анизотропное же распределение элементов внедрения, в свою очередь, должно проводить к анизотропии скорости поверхностной кристаллизации: в нашем случае следует ожидать более медленного протекания процессов кристаллизации вдоль оси ленты, поскольку концентрация элементов внедрения в продольном направлении выше. Вследствие этого, по сравнению с продольным направлением, суммарные линейные размеры кристаллитов в поперечном направлении должны быть больше. Значит, в поперечном направлении должно образоваться либо большее число кристаллитов, либо их форма должна быть вытянутой в этом направлении. Впоследствии под термином анизотропная кристаллизация будем понимать описанный выше процесс. Таким образом, формирующиеся в аморфной матрице растягивающие напряжения также должны быть анизотропными: степень растяжения в поперечном направлении должна быть выше. Полагаем, что преобладающее влияние этого фактора с ростом длительности изотермической выдержки свыше 2 мин и приводит к формированию поперечного характера анизотропии распределения намагниченности в плоскости ленты. Следовательно, анизотропные напряжения в лентах аморфных сплавов индуцируются анизотропным распределением элементов внедрения из-за взаимодействия поверхности ленты с находящимися в воздухе водяными парами. Они связаны с исходным распределением намагниченности в ленте и при формировании поверхностного аморфно-кристаллического слоя приводят к анизотропной поверхностной кристаллизации сплава, которая является основной причиной формирования поперечной анизотропии магнитных свойств в случае превышения оптимальной толщины поверхностного аморфно-кристаллического слоя.

Электролитическое наводороживание и оксидирование лент аморфных магнитомягких сплавов доказывает правильность вышеописанных представлений [30, 31]. После наводороживания объем доменов с ортогональной намагниченностью существенно не изменяется. Наблюдаемое снижение объема доменов с планарной намагниченностью, ориентированной вдоль продольной оси ленты, обусловлено возникновением псевдоодноосного растяжения в плоскости ленты в поперечном направлении из-за образования в этом направлении избыточной концентрации атомов водорода. Увеличение объема, перемагничиваемого смещением 90-градусных доменных границ, приводит к снижению максимальной магнитной проницаемости и повышению удельных магнитных потерь. Насыщение поверхности ленты кислородом аналогичным образом влияет на распределение намагниченности в плоскости ленты. Отличительная особенность в этом случае заключается в снижении объема доменов с ортогональной намагниченностью, что обусловлено сравнительно большим эффективным диаметром атомов кислорода, которые при внедрении в поверхностный слой ленты индуцируют более высокие по своему уровню псевдоодноосные плоские растягивающие напряжения.

В результате обработки паром при комнатной температуре образцов лент исследуемых сплавов происходит перераспределение намагниченности в плоскости ленты: увеличивается объем образца, с планарной намагниченностью, ориентированной поперек оси ленты, за счет уменьшения объема доменов с намагниченностью, ориентированной вдоль ее оси. Это обусловлено образованием избыточной концентрации элементов внедрения в плоскости ленты поперек ее оси (поскольку результирующая намагниченность в этих условиях направлена вдоль оси ленты) и индуцированием псевдоодноосного растяжения в этом направлении. Аналогично влияет на распределение намагниченности и взаимодействие поверхности ленты с водой и ацетоном. Совмещение паровой и термической обработок при температурах ниже точки Кюри приводит к более эффективному снижению объема доменов с ортогональной намагниченностью, что обусловлено увеличением концентрации элементов внедрения и повышением уровня плоских растягивающих напряжений. Увеличение объема доменов с намагниченностью, ориентированной поперек оси ленты в этом случае обусловлено возникновением избыточной концентрации элементов внедрения в направлении, перпендикулярном оси ленты в ее плоскости, поскольку термообработку проводили при температурах ниже точки Кюри, и влияние анизотропии формы на распределение намагниченности при этих условиях было определяющим. Исследование характера взаимодействия поверхности ленты с атмосферой и находящимися в ней водяными парами показало, что имеет место взаимодействие поверхности ленты с атмосферой, и оно обусловлено действием дисперсионных сил (физической адсорбцией). Происходящее увеличение относительного объема доменов с намагниченностью, ориентированной в плоскости ленты поперек ее оси может быть связано с анизотропным расположением молекул газов на поверхности ленты, образованием избыточной концентрации в направлении, перпендикулярном результирующей намагниченности, т.е. поперек оси ленты, и индуцированием в этом направлении псевдоодноосного растяжения поверхности. Таким образом, результаты проведенных исследований дают нам основание считать, что и в случае физической адсорбции молекулы должны быть связаны с определенными местами поверхности. Эффект обработки паром поверхности ленты сохраняется в течение длительного времени. После помещения образцов с предварительной обработкой паром в вакуумную камеру не происходит перераспределения намагниченности. Следовательно, взаимодействие поверхности ленты с водяными парами не является физической адсорбцией: водород и кислород внедряются в ее поверхность.

Предварительная обработка паром поверхности лент аморфных магнитомягких сплавов в закаленном состоянии, изначально увеличивая объем доменов с планарной намагниченностью, ориентированной поперек оси ленты, позволяет повысить эффективность термической обработки на воздухе. Увеличение скорости охлаждения тоже способствует повышению эффективности термообработки на воздухе, поскольку при охлаждении этот фактор препятствует снижению концентрации атомов внедренных элементов.

На основании рентгенографических исследований показано, что устойчивость к нагреву эффекта локальной лазерной обработки лент аморфных магнитомягких сплавов связана с частичной кристаллизацией поверхности в месте прохождения луча лазера. Проведение исследований влияния локальной лазерной обработки на магнитные свойства лент аморфных магнитомягких сплавов позволило выявить, что частичная кристаллизация сплава в области лазерной дорожки влияет на индуцируемые при этом напряжения, которые определяют вид доменной структуры и воздействуют на распределение намагниченности в ленте и процессы намагничивания, приводящие к ухудшению гистерезисных свойств. Наиболее эффективное улучшение магнитных свойств ленты достигается при совместном применении локальной лазерной и термомагнитной обработок за счет уменьшения объема доменов с ортогональной намагниченностью и ослабления вследствие этого степени стабилизации границ доменов с планарной намагниченностью.

В пятой главе приведены результаты комплексного систематического исследования влияния электроизоляционных покрытий на распределение намагниченности и магнитные свойства кристаллических аморфных и нанокристаллических электротехнических материалов.

Рис. 18 - Зависимость магнитострикции от поля для образцов сплава Fe-6%Al без ЭИП и с электроизоляционным покрытием, индуцирующем сжимающие напряжения в металле (кривые 1 и 2 соответственно)

Рис. 19 - Зависимость магнитной проницаемости от поля для образцов сплава Fe-6%Al без ЭИП и с электроизоляционным покрытием, индуцирующем сжимающие напряжения в металле (кривые 1 и 2 соответственно)

Рис. 20 - Зависимость удельных магнитных потерь от частоты для индукции 1,0 Тл в образцах сплава Fe-6%Al без ЭИП и с электроизоляционным покрытием, индуцирующим сжимающие напряжения в металле (кривые 1 и 2 соответственно)

В результате проведенных исследований на примере железоалюминиевых сплавов, содержащих (6-12) мас. % Al, впервые разработаны составы, способы нанесения и формирования электроизоляционных покрытий, оказывающих сжимающее воздействие на металл и приводящих к повышению магнитострикции насыщения при одновременном улучшении магнитных свойств (рис. 18 - 20), что позволило существенно расширить диапазон применения ЭИП. Увеличение максимальной магнитной проницаемости и снижение удельных магнитных потерь в результате формирования таких электроизоляционных покрытий является следствием дестабилизации доменных границ при термомеханической обработке в присутствии индуцируемых покрытием сжимающих напряжений, величина которых постоянно меняется во время охлаждения при формировании ЭИП.

Поскольку термическая обработка при 250оС практически не оказывает влияния на ход кривых магнитострикции и значения магнитострикции насыщения, на монокристаллических образцах исследуемого сплава опробовано низкотемпературное формирование электроизоляционных покрытий составов, разработанных для лент аморфных и нанокристаллических сплавов в Институте химии УрО РАН. Показано, что формирование аморфного электроизоляционного покрытия при 250оС практически не оказывает влияния на значения магнитострикции насыщения, поэтому применение такого покрытия является предпочтительным для железоалюминиевых сплавов, высокострикционное состояние которых вдоль направления прокатки получено, например, деформационными методами.

В течение продолжительного времени считали, что химическое взаимодействие покрытия с лентой отсутствует, а магнитная активность покрытия по отношению к поликристаллическим текстурованным материалам и создание анизотропных напряжений обусловлены различием коэффициентов термического расширения и анизотропией модулей упругости стали. Однако эти факторы не могут объяснить магнитной активности электроизоляционных покрытий по отношению к аморфным магнитомягким сплавам. Тем не менее, формирование электроизоляционного покрытия на поверхности лент аморфных магнитомягких сплавов показало, что и в этом случае оно является магнитоактивным и индуцирует анизотропные напряжения в ленте [32].

Проведенные нами исследования показали, что сцепление неорганических безгрунтовых электроизоляционных покрытий с поверхностью ленты осуществляется, в основном, при помощи когезии (химического взаимодействия раствора с поверхностью ленты). Характер воздействия ЭИП на уровень магнитных свойств обусловлен видом замещенных и/или внедренных атомов в поверхностный слой ленты и особенностями формирования покрытия. Знак индуцируемых покрытием напряжений зависит не только от характера взаимодействия раствора с поверхностью ленты, но и морфологии формируемого покрытия. Для сплавов на основе железа плоские растягивающие напряжения индуцируются покрытиями аморфной морфологии в том случае, если эффективный диаметр внедренных или замещенных атомов больше эффективного диаметра атомов железа. Индуцированию сжимающих напряжений в ленте способствует уменьшение расстояния между атомами в поверхностном слое ленты из-за его обеднения атомами железа и возможного внедрения элементов, эффективный диаметр атомов которых несколько меньше эффективного диаметра атомов железа, а также уменьшения объема покрытия из-за его кристаллизации в процессе формирования.

В табл.4 представлены магнитные свойства образцов аморфного сплава Fe-B-Si-C с электроизоляционным покрытием, нанесенным на ленту в закаленном состоянии. Сравнение воздействия ЭИП на уровень магнитных свойств показывает, что степень улучшения магнитных свойств образцов со сформированным ЭИП выше. Уменьшение магнитных потерь после формирования ЭИП в данном случае происходит как за счет динамической, так и гистерезисной составляющих удельных магнитных потерь. Следовательно, в данном случае аморфное электроизоляционное покрытие способствует улучшению магнитных свойств.

Таблица 4 - Влияние ЭИП на магнитные свойства аморфного сплава Fe81B13Si4C2.

Состояние ленты

max

f=400 Гц, Bm=0,75 Тл

Р, Вт/кг

Исходное (закаленное)

10200

2,42

ТО по режиму ЭИП

19700

1,55

ЭИП

51200

1,32

Таблица 5 - Распределение намагниченности в ленте с электроизоляционным покрытием, сформированным после термомагнитной обработки

Состояние ленты

V,%

Vпл,%

V180,%

V90,%

ЭИП после ТМО

12

88

80

8

ЭИП после ТМО

12

88

88

0

Таблица 6 - Магнитные свойства образцов со свободной поверхностью после термической обработки по оптимальному режиму и с электроизоляционным покрытием, сформированным в постоянном продольном магнитном поле

Характеристики

ТО

ЭИП+ТМО

max

70 000

97 000

Нс, А/м

3,2

3,0

Br/Bm

0,74

0,73

Р1,45/400, Вт/кг

4,1

3,8

Р1,00/400, Вт/кг

1,85

1,53

Из таблицы 5 видно, что формирование покрытия после термомагнитной обработки приводит к возрастанию объема доменов с ортогональной намагниченностью (от 2 до 12%). Также видно, что объем доменов с планарной намагниченностью, ориентированной вдоль оси ленты, выше с ЭИП, сформированным на ленте после ТМО, что свидетельствует в пользу индуцирования покрытием псевдоодноосного плоского растяжения в этом направлении. Индуцирование псевдоодноосных напряжений в плоскости ленты находит удовлетворительное объяснение в рамках модели анизотропного внедрения элементов покрытия в поверхностный слой ленты, а также анизотропного оксидирования и наводороживания ее поверхности с образованием избыточной концентрации элементов внедрения в направлении, перпендикулярном результирующей намагниченности. Выяснение физических причин влияния электроизоляционного покрытия на магнитные свойства лент аморфных магнитомягких сплавов позволило разработать способ формирования ЭИП, позволяющий получить аморфную ленту с электроизоляционным покрытием, обладающую высоким уровнем магнитных свойств (см. табл.6). Получен патент на предложенный способ формирования электроизоляционного покрытия совместно с термомагнитной обработкой, позволяющей снизить степень стабилизации границ доменов с планарной намагниченностью за счет уменьшения объема доменов с ортогональной намагниченностью.

ВЫВОДЫ

Впервые обнаружено, что частотная зависимость магнитных потерь за цикл перемагничивания лент быстрозакаленных магнитомягких сплавов имеет вид резонансной кривой с пиком поглощения при частотах 20 - 40 Гц, формирование которого происходит в области смещения 90-градусных доменных границ. Показано, что формирование пика удовлетворительно объясняется в рамках теории направленного упорядочения и переориентации осей пар атомов в магнитном поле.

На основе корреляционной зависимости максимального значения остаточной индукции от объема доменов с ортогональной намагниченностью, полученной с помощью анализа соотношения интенсивностей линий мессбауэровских спектров, разработана методика определения распределения намагниченности в лентах аморфных магнитомягких сплавов.

Экспериментально обнаружено наличие анизотропии температурного изменения магнитных свойств текстурованных магнитомягких материалов; доказано, что анизотропия температурного изменения магнитных свойств является следствием перераспределения намагниченности при изменении температуры; показано, что нанесение магнитоактивного электроизоляционного покрытия на поверхность анизотропной электротехнической стали улучшает температурную стабильность удельных магнитных потерь вдоль направления прокатки.

Установлено, что электролитическое насыщение поверхности лент аморфных магнитомягких сплавов водородом и кислородом оказывает влияние на распределение намагниченности в ленте за счет создания псевдоодноосного растяжения в направлении, перпендикулярном результирующей намагниченности. Такое растяжение может быть связано с анизотропным внедрением водорода и кислорода в поверхностный слой ленты из-за анизотропии распределения намагниченности в исходном состоянии.

Выявлен различный характер взаимодействия поверхности ленты с атмосферой и содержащимися в ней водяными парами: взаимодействие поверхности с атмосферой обусловлено действием дисперсионных сил (физической адсорбцией). В этом случае перераспределение намагниченности в ленте происходит за счет псевдоодноосных напряжений, обусловленных анизотропным расположением адсорбата. Взаимодействие поверхности ленты с водяными парами не является физической адсорбцией: водород и кислород внедряются в ее поверхность.

Выявлены физические причины влияния термической обработки на магнитные свойства лент аморфных магнитомягких сплавов: кроме снижения уровня внутренних напряжений и усиления влияния анизотропии формы, на магнитные свойства аморфной ленты влияют следующие факторы: формирование поверхностного аморфно-кристаллического слоя, создающего преимущественно плоские растягивающие напряжения в аморфной матрице; плоские анизотропные напряжения, индуцируемые анизотропным распределением пар атомов элементов внедрения (преимущественно водорода и кислорода) из-за взаимодействия поверхности ленты с находящимися в воздухе водяными парами, и анизотропной поверхностной кристаллизацией сплава.

Установлено, что эффективность термической обработки на воздухе связана с распределением намагниченности в исходном состоянии ленты. Степень улучшения магнитных свойств после отжига выше для образцов со сравнительно большим объемом доменов с планарной намагниченностью, ориентированной поперек продольной оси ленты, поскольку в этом случае во время отжига повышается величина псевдоодноосного растяжения вдоль оси ленты из-за повышения в этом направлении концентрации атомов, внедренных в процессе отжига.

Показано, что повышение концентрации водяных паров во время термической обработки приводит к более эффективному снижению объема доменов с ортогональной намагниченностью из-за роста величины плоских растягивающих напряжений, связанных с соответствующим увеличением концентрации атомов внедрения; предварительная обработка паром поверхности лент аморфных магнитомягких сплавов в закаленном состоянии, индуцируя псевдоодноосное растяжение поперек оси ленты и увеличивая объем доменов с планарной намагниченностью, ориентированной в этом направлении, позволяет повысить эффективность термической обработки на воздухе.

Показано, что устойчивость к нагреву эффекта локальной лазерной обработки лент аморфных магнитомягких сплавов связана с частичной кристаллизацией поверхности в месте прохождения луча лазера. Наиболее эффективное улучшение магнитных свойств ленты достигается при совместном применении локальной лазерной и термомагнитной обработок, в основном, за счет одновременного уменьшения объема доменов с ортогональной намагниченностью и дробления доменной структуры.

Выявлены физические причины влияния электроизоляционных покрытий на распределение намагниченности и магнитные свойства магнитомягких материалов:

- установлено, что сцепление неорганических безгрунтовых электроизоляционных покрытий с поверхностью ленты осуществляется, в основном, при помощи когезии (химического взаимодействия раствора с поверхностью ленты);

- характер воздействия электроизоляционных покрытий на уровень магнитных свойств обусловлен видом замещенных и/или внедренных атомов в поверхностный слой ленты и особенностями формирования покрытия: внедрение элементов покрытия в поверхностный слой ленты приводит к формированию растягивающих, а замещение более крупных элементов мелкими (с меньшим значением эффективного радиуса атома) - сжимающих напряжений. Знак индуцируемых покрытием плоских напряжений зависит не только от характера взаимодействия раствора с поверхностью ленты, но и морфологии формируемого покрытия;

- влияние покрытия на распределение намагниченности и магнитные свойства ленты зависит от распределения намагниченности в исходном состоянии и обусловлено анизотропным внедрением элементов покрытия, генерирующим псевдоодноосные напряжения в ленте.

Выявление физических причин влияния электроизоляционных покрытий на распределение намагниченности и магнитные свойства магнитомягких материалов позволило разработать

- для магнитострикционных материалов способы формирования и составы электроизоляционных покрытий, оказывающих сжимающее воздействие на металл и приводящих к повышению магнитострикции насыщения при одновременном улучшении магнитных свойств, что существенно расширило спектр используемых покрытий;

- для аморфных магнитомягких сплавов способ получения ленты с электроизоляционным покрытием, обладающей высоким уровнем магнитных свойств, который заключается в формировании покрытия одновременно с термомагнитной обработкой, в результате чего существенно снижается объем доменов с ортогональной намагниченностью.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Катаев В.А., Горланова М.А., Дунаев Ф.Н., Скулкина Н.А., Бачерикова О.Б. Влияние электроизоляционных покрытий на магнитные свойства электротехнической стали // Изв. ВУЗов “Черная металлургия”.-1984.-№3.-С.76-79.

2. Скулкина Н.А., Горланова М.А., Катаев В.А., Шамшина Н.В. Влияние электроизоляционных покрытий на температурную стабильность удельных магнитных потерь анизотропной электротехнической стали// Изв. ВУЗов “Черная металлургия”.-1988.-№1.-С.101-106.

3. Скулкина Н.А., Горланова М.А., Иванов О.А., Катаев В.А. Аномалия магнитных потерь аморфного сплава Fe-B-Si-C// ФММ.-1991.-№8.-С.132-139.

4. Скулкина Н.А., Горланова М.А., Широкова Е.А., Иванов О.А., Ханжина Т.А. Влияние электроизоляционных покрытий на магнитные свойства и удельные магнитные потери аморфного сплава Fe81B13Si4C2 // Изв. ВУЗов “Черная металлургия”.-1993.-№1.-С.58-62.

5. Скулкина Н.А., Иванов О.А., Горланова М.А., Михайлов А.М., Куранов А.В., Коковихина Т.Е. Исследование магнитострикции и доменной структуры монокристаллов железоалюминиевых сплавов// ФММ.-1993.-Т.76, вып.5.-С.86-96.

6. Катаев В.А., Ханжина Т.А., Скулкина Н.А., Кейлин В.И., Стародубцев Ю.Н. Магнитные свойства нанокристаллического сплава Fe73,5 Cu 1 Nb3 Si 13,5 B9 с электроизоляционным покрытием// ФММ.-1993.-Т.75, вып. 6.-С.74-79.

7. Скулкина Н.А., Горланова М.А., Иванов О.А. Широкова Е.А., Ханжина Т.А Влияние электроизоляционного покрытия и термомагнитных обработок на магнитные свойства аморфного сплава Fe-B-S-C // ФММ.-1995.-Т79, вып.5.-С.38-46.

8. Скулкина Н.А., Горланова М.А., Иванов О.А., Попова И.А., Цветкова Л.Е., Степанова Е.А., Смышляев А.С., Маркин П.Е. Влияние лазерной обработки на магнитные свойства аморфного сплава Fe-B-Si-C// ФММ.-1997.-Т.83, вып.5.-С. 54-63.

9. Скулкина Н.А., Иванов О.А., Степанова Е.А., Глотова Л.С., Цепелев В.С. Влияние термических обработок на структуру и магнитные свойства лент аморфных магнитомягких сплавов// ФММ.-1998.-Т.86, вып.2.-С. 54-60.

10. Скулкина Н.А., Степанова Е.А., Иванов О.А. Аномалия частотной зависимости магнитных потерь. I. Влияние характера процессов намагничивания и распределения намагниченности на формирование аномалии // ФММ.-1998.-Т.86, вып.5.-С. 48-54.

11. Скулкина Н.А., Степанова Е.А., Иванов О.А. Аномалия частотной зависимости магнитных потерь. II. Влияние структурных факторов и стабилизации доменных границ на формирование аномалии // ФММ.-1998.-Т.86, вып.5.-С. 55-63.

12. Скулкина Н.А., Е.А.Степанова, О.А.Иванов, Л.А.Назарова. Формирование аномалии частотной зависимости магнитных потерь// ФММ.-2000.-Т.90, вып.1.-C.51-56.

13. Скулкина Н.А., Степанова Е.А., Иванов О.А., Назарова Л.А. Влияние химически активной среды на магнитные свойства быстрозакаленных сплавов на основе железа I. Среда отжига и магнитные свойства лент аморфных магнитомягких сплавов//ФММ.-2001.-Т.91, вып.1.-C.17-23.

14. Н.А.Скулкина, Е.А.Степанова, О.А.Иванов, Т.А.Ханжина, Л.А.Назарова. Влияние химически активной среды на магнитные свойства быстрозакаленных сплавов на основе железа II. Морфология электроизоляционных покрытий и магнитные свойства лент аморфных магнитомягких сплавов. //ФММ.-2001.-Т.91, вып.2.-C.26-32.

15. Скулкина Н.А., Иванов О.А., Глотова Л.С., Цепелев В.С., Сторожева О.В. Термовременная обработка расплава и магнитные свойства аморфного магнитомягкого сплава //Материаловедение 2001.-№8.-С.50-53.

16. Скулкина Н.А.,. Иванов О.А., Степанова Е.А. Оценочный расчет распределения намагниченности в лентах аморфных магнитомягких сплавов. // Изв. РАН, сер. физ.-2001.-Т.65, №10.-С.1483-1486.

17. Скулкина Н.А., Иванов О.А., Талипов А.Г., Щекотурова И.С. Физические причины влияния термической обработки на магнитные свойства аморфных сплавов на основе железа. // ФММ.-2005.-Т.99, №.3.-C.34-40.

18. Скулкина Н.А., Иванов О.А., Степанов Е.А., Щекотурова И.С. Магнитные потери и их составляющие в быстрозакаленных магнитомягких сплавах на основе железа. // ФММ.-2007.-Т.103, №.2.-C.157-164.

19. N.A.Skulkina, E.A.Stepanova, O.A.Ivanov, L.A.Nazarova. The anomaly of frequency dependence of magnetic losses for rapidly quenched alloys// JMMM.-2000.-№215-216.-Р.331-333.

20. Gorlanova M.A., Skulkina N.A., Kataev V.A., Ivanov O.A., Mikhaylov A.A. and Kuranov A.V. Magnetostriction and domain structure of Fe-Al alloy as magnetostriction material. // JMMM.-2000.-№215-216.-Р.49-51.

21. Катаев В.А., Горланова М.А., Дунаев Ф.Н., Секисов С.В., Скулкина Н.А. “ Способ обработки электротехнической стали с ребровой текстурой” АС № 1109450, СССР, МКИ3 С21D 8/12 Опубл. БИ № 31,1984 г. 23.08.84.

22. Горланова М.А., Скулкина Н.А., Катаев В.А., Падерова Л.В., Брашеван Г.А. “Способ получения магнитострикционного материала ” АС № 1232693 СССР, МКИ3 С21D 8/12 Опубл. БИ № 19,1986 г. 23.05.86.

23. Падерова Л.В., Кочергин В.П., Скулкина Н.А., Ястребов И.Г. “Раствор для получения электроизоляционного покрытия.” АС № 1280921 СССР, МКИ3 С21D 8/12 Опубл. БИ № 23,1986 г. 15.09.86.

24. Ханжина Т.А., Скулкина Н.А., Широкова Е.А., Катаев В.А., Бамбуров “Состав для получения электроизоляционного покрытия на лентах аморфных и нанокристаллических сплавов, способ его приготовления и способ получения из него покрытия.” Заявка № 94027464 от 19.07.94. решение о выдаче патента от 24.08.95.,МКИ3 С23С 22/07, 22/23; С23D 5/00, 5/02, Опубл. БИ № 10,1997 г. 10.04.97.

25. Дунаев Ф.Н., Иванченко С.Н., Горяева (Скулкина) Н.А. , Дунаева Н.Ф., Калинин В.М. Влияние магнитной текстуры на анизотропию и температурную зависимость потерь энергии при перемагничивании трансформаторной стали// Изв. АН СССР, сер физ.- 1975.-Т.39, №7.-С. 1372-1374.

26. Адамеску Р.А., Бархатов В.А., Гонионская В.В., Горланова М.А., Скулкина Н.А. Текстура и свойства изотропной электротехнической стали // Изв. АН СССР, сер физ.- 1989.-Т.53, №4.-С. 698-700.

27. Скулкина Н.А., Горланова М.А., Шевченко М.В., Лыжина М.В., Казаринова Т.А., Широкова Е.А., Калабухова Е.А. Анизотропия магнитных свойств изотропных холоднокатаных электротехнических сталей // Изв. АН СССР, сер физ.- 1989.-Т.53, №4.-С. 651-654.

28. Gorlanova M.A., Skulkina N.A., Stepanova E.A., Ivanov O.A. The influence of laser treatment of amorphous alloys on the magnetic properties and their stability in time / Publ in Mater. 9th International conference on Rapidly quenched and metastable materials (Bratislava, August 25-30,1996),1997.-Р.262-264.

29. Skulkina N.A., Stepanova E.A., Gorlanova M.A., Ivanov O.A., Khanzhina T.A. Mechanisms of influence of electroinsulation coatings on magnetic properties of amorphous soft magnetic alloys/ J. Phys. IV France.-1998.-N 8.- P. 2-67 - 2-70.

30. Горяева (Скулкина) Н.А., Дунаев Ф.Н., Иванченко С.Н. Исследование температурной зависимости удельных потерь энергии монокристаллов кремнистого железа/ Сб. трудов Уральского госуниверситета “Магнитные, механические, и электрические свойства ферромагнетиков.-Свердловск, 1975.-С.52-58.

31. Горяева (Скулкина) Н.А., Дунаев Ф.Н., Иванченко С.Н. Исследование температурной зависимости удельных потерь энергии пермаллоев 65НП и 79НМ / Сб. трудов Уральского госуниверситета “Магнитные, механические, и электрические свойства ферромагнетиков.-Свердловск, 1975.-С.25-30.

32. Горяева (Скулкина) Н.А. , О температурной зависимости удельных потерь энергии поликристаллов Fe-65%Ni различной толщины/ Сб.: Физика магнитных пленок.- Иркутск, 1977, №10.-С.177-181.

33. Горяева (Скулкина) Н.А. , О температурной зависимости удельных потерь энергии при перемагничивании ферритов марки 600НН./ Сб.: Физика магнитных пленок.- Иркутск, 1978.-С.63-69.

34. Дунаев Ф.Н., Иванченко С.Н., Горяева (Скулкина) Н.А. , О температурной зависимости магнитных свойств поликристаллов кремнистого железа с различным содержанием кремния/ Сб.: Физика магнитных материалов. Калинин, 1974, вып.2.-С.77-81.

35. Катаев В.А., Горланова М.А., Скулкина Н.А., Падерова Л.В., Козлова Л.В. Влияние электроизоляционного покрытия на доменную структуру и свойства сплава Fe-3%Si / Сб.: Реальная структура и свойства твердых тел, Свердловск, 1983.-С.134-139.

36. Скулкина Н.А., Дунаев Ф.Н., Иванченко С.Н. Температурная зависимость магнитных свойств текстурованных магнитомягких материалов/ Деп. рук. ВИНИТИ №3914-84 Деп. от 14.06.84.

37. Падерова Л.В., Кочергин В.П., Долгих С.В., Горланова М.А., Скулкина Н.А. Механизм формирования полифосфатных защитных покрытий на трансформаторной стали./ Деп. рук. г.Черкассы, справочно-иформ. фонд отделения НИИТЭХИМа №38-ХП, 1986. Реф. опубл. в “Библиограф. указат. ВИНИТИ “Депонированные научные работы”, 1986, №4.- С.150.

38. Назарова Л.А., Скулкина Н.А., Иванов О.А. Аномалия частотной зависимости магнитных потерь.// В сб. “Структура и свойства нанокристаллических материалов”. Екатеринбург: УрО РАН, 1999. C.323-329.

39. Физическая энциклопедия. М.: Большая Российская Энциклопедия, 2003. -235 с.

40. Pry R.H., Bean C.P. Calculation of the energy loss in magnetic sheet materials using a domain model // J. Appl. Phys., 1958, v. 29. - 532 p.

41. Shilling J.W., House G.L. Magnetic properties and domain structure in grain oriented 3%Si-Fe// IEEE Trans. Magn., 1974, v. 10, №2, p.195-208.

42. Драгошанский Ю.Н. Доменная структура трехосных ферромагнетиков и ее роль в формировании свойств магнитомягких сплавов: Дис. … док. физ.-мат. наук. - Екатеринбург, 1996.- 381 с.

43. Дунаев Ф.Н. К теории потерь энергии при перемагничивании ферромагнетиков. // Изв АН СССР, сер. физич., 1975.- Т.39, №7. - С. 1358-1362.

44. Драгошанский Ю.Н., Зайкова В.А., Тиунов В.Ф. Влияние изгиба 180-градусных доменных границ на электромагнитные потери в монокристаллах кремнистого железа // Физ. мет. и металловед.-1975.-Т.39, №3.-С.519-523.

45. Bishop J.E.L. Domain wall bowing interpretation of eddy current loss measurement in a (110) <001> Si-Fe monocrystall. // IEEE Trans. Magn., 1976, v. 12, №1, p. 21-27.

46. Bishop J.E.L. Eddy current loss calculation for skew, bracket and wedge domain walls as in (110) [001] SiFe laminations. // J. Appl. Phys., 1976, v. 9, p. 291-307.

47. Филиппов Б.Н., Жаков С.В. К теории электромагнитных потерь в монокристаллических ферромагнитных листах при наличии в них доменной структуры. //Физ. мет. и металловед. 1974, т. 38, №.3, с. 468-474.

48. Зайкова В.А., Старцева И.Е., Филиппов Б.Н. Доменная структура и магнитные свойства электротехнических сталей. - М.: Наука, 1992. - 272 с.

49. Kneller E. Ferromagnetismus.-Berlin: Springer-verlag,1962.

50. Дунаев Ф.Н. О потерях энергии при перемагничивании ферромагнетиков. I //Физ. мет. и металловед. 1970. Т. 29, вып. 5, С. 937-946.

51. Дунаев Ф.Н. О потерях энергии при перемагничивании ферромагнетиков. II //Физ. мет. и металловед. 1970. Т. 30, вып. 3, С. 666-668

52. Иванов Ю.В., Кандаурова Г.С. О новом механизме рассеяния энергии при движении доменной границы //Физика тв. тела,1979.- Т.21, вып. 1.-С. 294-296.

53. Мишин Д.Д., Марьин Г.А. Дислокационная теория потерь энергии в ферромагнетиках II //Изв. ВУЗов. Сер. Физика, 1972, №7, с. 67-74.

54. Kronmuller H., Fernengel W. The role of internal stresses in amorphous ferromagnetic alloys // Phys. stat. sol. (a) - 1981.- V.64. - P. 593-603.

55. Стародубцев Ю.Н., Сон Л.Д, Цепелев В.С. и др. Влияние температуры нагрева расплава на механические и магнитные свойства аморфной ленты // Расплавы.-1992.-№4.- С.76-79.

56. Хоминский М.А., Скрябина Н.Е., Вылежнев В.П. Эффект обратимой потери жесткости в аморфных металлических сплавах// Вестник Пермского университета. Физика, 1998, Вып.4.-С.59-63.

57. Herrmann A., Schimmele L., Mossinger J., Hirscher M., Kronmuller H. Diffusion of hydrogen in heterogeneous systems // Appl. Phys. A, 2001, v.72, p. 197-208.

58. Скрябина Н.Е., Спивак Л.В., Пименова Н.В. Диффузия и эвакуация водорода из аморфных сплавов на основе железа / 7 Всероссийская конференция с международным участием «Аморфные прецизионные сплавы: технология - свойства - применение»: Тез. докл. (Москва, 14-16 ноября 2000 г.).- Москва, 2000.- С.136.

59. Дейкстра Л., Мартиус У. Порошковые фигуры в кремнистом железе, подвергнутом действию напряжений. - пер. в сб.: Магнитная структура ферромагнетиков. М: ИЛ, 1959, с. 125-136.

60. Кекало И.Б., Самарин Б.А. Физическое металловедение прецизионных сплавов. Сплавы с особыми магнитными свойствами. - М.: Металлургия, 1989. - 496 с.

61. Бозорт Р. Ферромагнетизм. - М.: Иностр. литература, 1956, 784 с.

62. LoBue M., Basso V., Tiberto P., Beatrice C., Bertotti G. Magnetisation process and magnetic viscosity in soft nanocrystalline materials at elevated temperature// J. of Magn. and Magn. Mater., 2001.- V. 226-230.-P.1487-1489.

63. Cha S.Y., Kim C.G., Chang S.K. Study of pinning condiyions, magnetic domain structure and magnetic properties of laser-scribed 3% Si-steels // J. of Magn. and Magn. Mater., 2002, v. 242-245, p. 205-207.

64. LoBue M., Basso V., Tiberto P., Beatrice C., Bertotti G. Hysteresis and thermal relaxation in nanocrystalline soft magnetic materials // J. of Magn. and Magn. Mater., 2000.- V. 215-216.-P.446-448.

65. Дорофеева Е.А., Прокошин А.Ф. Магнитная анизотропия аморфных металлических сплавов на основе железа // Физ. мет. и металловед. - 1984. - Т.57, №3.- с.500-505.

66. Wan-li Zhang, Bin Peng, Ding Su at al. Stress impedance effects in flexible amorphous FeCoSiB magnetoelastic films// J. of Magn. and Magn. Mater., 2008.- V. 320.-P.1958-1960.

67. Хандрих К., Кобе С. Аморфные ферро- и ферримагнетики.: Пер. с нем.- М.: Мир, 1982.- 296 с.

68. Спивак Л.В. Скрябина Н.Е. Природа деформационных эффектов при взаимодействии аморфных металлических сплавов с водородом и дейтерием / Седьмая Всероссийская конференция “Аморфные прецизионные сплавы: технология - свойства - применение”: Тез.докл. (Москва, 14-16 ноября 2000 г.) Москва, 2000. С. 135.

69. Полухин В.А., Сидоров Н.И., Белякова Р.М. Водород как фактор метастабильности аморфных сплавов/ 7 Всероссийская конференция с международным участием «Аморфные прецизионные сплавы: технология - свойства - применение»: Тез. докл. (Москва, 14-16 ноября 2000 г.).- Москва, 2000.- С. 134.

70. Okazaki Y., Kitagawa H., Yanassse S., Handa S. Constant permeability properties of Fe-based amorphous ribbon with inorganic coating // J. of Magn. and Magn. Mater., 2000.- V. 215-216.-P.328-330.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Методы магнитного управления ориентацией наноспутника. Магнитные материалы, пригодные для использования в качестве сердечника. Потери в магнитных катушках. Температурная зависимость намагниченности и сопротивления. Компенсации остаточной намагниченности.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 07.07.2014

  • Проявления магнитного поля, параметры, его характеризующие. Особенности ферромагнитных (магнитомягких и магнитотвердых) материалов. Законы Кирхгофа и Ома для магнитных цепей постоянного тока, принцип их расчета, их аналогия с электрическими цепями.

    контрольная работа [122,4 K], добавлен 10.10.2010

  • Особенности использования магнитомягких материалов для постоянных и низкочастотных полей. Определение свойств ферритов и магнитодиелектриков. Применение магнитострикционных материалов для изготовления сердечников электромеханических преобразователей.

    реферат [25,2 K], добавлен 30.08.2010

  • Основные критерии классификации магнитных материалов. Магнитомягкие материалы для постоянных и низкочастотных магнитных полей. Свойства ферритов и магнитодиэлектриков. Магнитные материалы специального назначения. Анализ магнитных цепей постоянного тока.

    курсовая работа [366,4 K], добавлен 05.01.2017

  • Установление возможности наблюдения эффекта переноса ядерной намагниченности, используя имеющееся лабораторное оборудование. Изучение влияния параметров исследуемых образцов на отношение переноса намагниченности. Описание импульсной последовательности.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 30.08.2012

  • Магнитные моменты электронов и атомов. Намагничивание материалов за счет токов, циркулирующих внутри атомов. Общий орбитальный момент атома в магнитном поле. Микроскопические плотности тока в намагниченном веществе. Направление вектора магнитной индукции.

    презентация [2,3 M], добавлен 07.03.2016

  • Образование непрерывного ряда твердых растворов с никель-арсенидной структурой в системе Co1-xNixTe при закалке от температур, близких к температуре солидуса, их поведение. Измерения удельной намагниченности сплавов системы, ее температурная зависимость.

    реферат [1,1 M], добавлен 26.06.2010

  • Основные сведения о строении вещества, классификация и общие характеристики электротехнических материалов. Принципы использования электротехнических материалов в устройствах электротехники и электроэнергетики. Силы электростатического притяжения.

    презентация [706,2 K], добавлен 29.01.2011

  • Классификация электротехнических материалов. Энергетические уровни. Проводники. Диэлектрические материалы. Энергетическое отличие металлических проводников от полупроводников и диэлектриков. Полупроводниковые материалы. Магнитные материалы и магнетизм.

    реферат [1022,4 K], добавлен 15.04.2008

  • Изучение явления диамагнетизма и парамагнетизма. Магнитная восприимчивость атомов химических элементов. Магнитный атомный порядок и спонтанная намагниченность у ферромагнитных минералов. Твердая, жидкая и газовая фазы. Магнитные свойства осадочных пород.

    презентация [282,8 K], добавлен 15.10.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.