Везде

ОФНФизика металлов и металловедение Physics of Metals and Metallography

  • ISSN (Print) 0015-3230
  • ISSN (Online) 3034-6215

К ВОПРОСУ О МЕХАНИЗМЕ ФОРМИРОВАНИЯ И СТАБИЛЬНОСТИ НАВЕДЕННОЙ МАГНИТНОЙ АНИЗОТРОПИИ И ДОМЕННОЙ СТРУКТУРЫ В МОНОКРИСТАЛЛАХ МАГНИТОМЯГКОГО СПЛАВА Fe—18 ат.%Ga

Вы можете
Код статьи
S3034621525080015-1
DOI
10.7868/S3034621525080015
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Лукшина В. А.
  • Аффилиация:
    Институт физики металлов УрО РАН
    Уральский федеральный университет
Кочурин В. А.
  • Аффилиация: Институт физики металлов УрО РАН
Тимофеева А. В.
  • Аффилиация: Институт физики металлов УрО РАН
Шишкин Д. А.
  • Аффилиация:
    Институт физики металлов УрО РАН
    Уральский федеральный университет
Горностырев Ю. Н.
  • Аффилиация: Институт физики металлов УрО РАН
Ершов Н. В.
  • Аффилиация: Институт физики металлов УрО РАН
Том/ Выпуск
Том 126 / Номер выпуска 8
Страницы
845-856
Аннотация
Исследовано влияние термомагнитной обработки (ТМО), включающей отжиг и охлаждение сплава в постоянном магнитном поле напряженностью 10 кЭ, приложенном как вдоль направления , так и поперек, на магнитострикцию монокристаллических образцов сплава Fe—18 ат.%Ga. Образцы в виде тонких дисков имели “госсовскую” ориентацию кристаллографических осей — (011). Полевые зависимости коэффициентов продольной — λ и поперечной — λ магнитострикции были измерены до и после ТМО. Из сравнения с литературными данными показано, что магнитоупругие свойства соответствуют характеру поведения доменной структуры в образцах сплава после медленного охлаждения без внешних воздействий (до ТМО) и после ТМО в магнитном поле, параллельном или перпендикулярном оси легкого намагничивания, лежащей в плоскости образца. До и после ТМО в поле, параллельном оси [001], имеет место небольшая продольная магнитострикция λ в пределах нескольких десятков ppm, в то время как ее поперечная составляющая λ отрицательная и достигает абсолютной величины 160—190 ppm. Это соответствует полосовой доменной структуре, когда намагниченность преимущественно ориентирована параллельно оси [001]. Если в процессе ТМО магнитное поле было приложено перпендикулярно оси [001] и параллельно оси [110], то после ТМО наблюдается двукратное увеличение коэффициента λ и 40-процентное уменьшение λ . Такие изменения магнитоупругих свойств свидетельствуют о формировании поперечной доменной структуры, домены в которой преимущественно намагничены параллельно осям [100] и [010]. Наблюдаемые эффекты ТМО и их устойчивость при нормальных условиях объясняются направленным упорядочением пар Ga—Ga в ОЦК-решетке сплава Fe—Ga.
Ключевые слова
магнитоупругие свойства железо-галлиевые сплавы термомагнитная обработка ближний порядок
Дата публикации
22.02.2026
Год выхода
2026
Всего подписок
0
Всего просмотров
45

Библиография

  1. 1. Goertz M. Iron-Silicon Alloys Heat Treated in a Magnetic Field // J. Appl. Phys. 1951. V. 22. No. 7. P. 964–965.
  2. 2. Forsch K. Diffusions anisotropie in Eisen-Silizium-Legierungen // Phys. Stat. Sol. 1970. V. 42. No. 1. P. 329–344.
  3. 3. Старцева И.Е., Шулика В.В., Шур Я.С. Влияние индуцированной магнитной анизотропии на магнитные свойства и доменную структуру нетекстурованной трансформаторной стали // Изв. АН СССР. 1972. Т. 36. № 7. С. 1597–1601.
  4. 4. Шулика В.В., Старцева И.Е., Шур Я.С. Термомагнитная обработка трансформаторной стали в переменном магнитном поле // ФММ. Т. 40. № 2. С. 296–303.
  5. 5. Старцева И.Е., Шулика В.В., Шур Я.С. Влияние стабилизации доменной структуры на магнитные свойства трансформаторной стали // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1975. Т. 39. № 7. С. 1389–1391.
  6. 6. Birkenbeil H.I., Cehn R.W. Induced Magnetic Anisotropy Created by Magnetic and Stress Annealing of Iron-Aluminium Alloys // Proc. Phys. Soc. 1962. V. 79. P. 831–847.
  7. 7. Steinert J. Induced Uniaxial Magnetic Anisotropy of Fe-Al Alloys at Low Concentrations // Phys. Stat. Sol. 1967. V. 21. P. K13–K15.
  8. 8. Restorff J.B., Wun-Fogle M., Hathaway K.B., Clark A.E., Lograsso T.A., Petculescu G. Tetragonal magnetostriction and– magnetoelastic coupling in Fe–Al, Fe–Ga, Fe–Ge, Fe–Si, Fe–Ga–Al and Fe–Ga–Ge alloys // J. Appl. Phys. 2012. V. 111. No. 3. P. 023905-(1–12).
  9. 9. 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. No. 10. P. 8621–8623.
  10. 10. Wu D., Xing Q., McCallum R.W., Lograsso T.A. Magnetostriction of iron-germanium single crystals // J. Appl. Phys. 2008. V. 103. P. 07B307-(1–3).
  11. 11. Cullen J.R., Clark A.E., Wun-Fogle M., Restorff J.B., Lograsso T.A. Magnetoelasticity of Fe–Ga and Fe–Al alloys // J. Magn. Magn. Mater. 2001. V. 226–230. Part 1. P. 948–949.
  12. 12. Wu R. Origin of large magnetostriction in FeGa alloys // J. Appl. Phys. 2002. V. 91. P. 7358–7360.
  13. 13. 1Cullen J., Zhao P., Wuttig M. Anisotropy of crystalline ferromagnets with defects // J. Appl. Phys. 2007. V. 101. P. 123922-(1–4).
  14. 14. Черненков Ю.П., Ершов Н.В., Лукшина В.А. Влияние отжига в ферромагнитном состоянии на структуру сплава железа с 18 at.% галлия // ФТТ. 2019. Т. 61. № 1. С. 12–21.
  15. 15. 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.
  16. 16. Pender H., Jones R.L. The Annealing of Steel in an Alternating Magnetic Field // Phys. Rev. 1913. V. 1. No. 4. P. 259–273.
  17. 17. Perigo E.A., Weidenfeller B., Kollár P., Füzer J. Past, present, and future of soft magnetic composites // Appl. Phys. Rev. 2018. V. 5. P. 031301-(1–37).
  18. 18. 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.
  19. 19. Chernenkov Yu.P., Fedorov V.I., Lukshina V.A., Sokolov B.K., Ershov N.V. Short-range order in α‒Fe-Si single crystals // J. Magn. Magn. Mater. 2023. V. 254–255. P. 346–348.
  20. 20. Лукшина B.A., Соколов Б.К., Ершов Н.В., Черненков Ю.П., Федоров В.И. Анизотропия локальной атомной структуры в монокристаллах Fe−5%Si как причина формирования и стабильности наведенной магнитной анизотропии // ФТТ. 2006. Т. 48. № 2. С. 297–304.
  21. 21. 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: Condensed Matter. 2007. V. 396. No. 1–2. P. 220–230.
  22. 22. Сериков В.В., Клейнерман Н.М., Лукшина В.А., Ершов Н.В. Ближний порядок в сплавах Fe1-xSix (x = 0.05 – 0.08) с наведенной магнитной анизотропией // ФТТ. 2010. Т. 52. № 2. С. 316–322.
  23. 23. 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.
  24. 24. 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.
  25. 25. He Y., Coey J.M.D., Schaefer R., Jiang Ch. Determination of bulk domain structure and magnetization processes in bcc ferromagnetic alloys: Analysis of magnetostriction in Fe83Ga17 // Phys. Rev. Mater. 2018. V. 2. P. 014412-(1-11).
  26. 26. Yoo J.-H., Restorff J.B., Wun-Fogle M., Flatau A.B. The effect of magnetic field annealing on single crystal iron gallium alloy // J. Appl. Phys. 2008. V. 103. P. 07B325-(1–3).
  27. 27. Yoo J.-H., Na S.-M., Restorff J.B., Wun-Fogle M., Flatau A.B. The Effect of Field Annealing on Highly Textured Polycrystalline Galfenol Strips // IEEE Trans. Magn. 2009. V. 45. No. 10. P. 4145–4142.
  28. 28. Brooks M., Summers E., Restorff J.B., Wun-Fogle M. Behavior of magnetic field–annealed Galfenol steel // J. Appl. Phys. 2012. V. 111. P. 07A907-(1–3).
  29. 29. Wen S., Ma Y., Wanga D., Xu Z., Awaji S., Watanabe K. Magnetostriction enhancement by high magnetic field annealing in cast Fe81Ga19 alloy // J. Magn. Magn. Mater. 2017. V. 442. P. 128–135.
  30. 30. Lukshina V.A., Shishkin D.A., Kuznetsov A.R., Ershov N.V., Gornostyrev Y.N. Effect of Magnetic Field Annealing on Magnetic Properties of Iron-Gallium Alloys // Phys. Solid State. 2020. V. 62. P. 1746–1754.
  31. 31. Gou J., Ma T., Liu X., Zhang C., Sun L., Sun G., Xia W., Ren X. Large and sensitive magnetostriction in ferromagnetic composites with nanodispersive precipitates // NPG Asia Mater. 2021. V. 13. No. 6. P. 1–13.
  32. 32. Bai F., Li J., Viehland D., Wu D., Lograsso T.A. Magnetic force microscopy investigation of domain structures in Fe-x at% Ga single crystals (12
  33. 33. Bai F., Zhang H., Li J., Viehland D. Magnetic force microscopy investigation of the static magnetic domain structure and domain rotation in Fe-x at.%Ga alloys // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 95. P. 152511-(1–3).
  34. 34. Song H.Z., Li Y.X., Zhao K.Y., Zeng H.R., Hui S.X., Li G.R., Yin Q.R., Wu G.H. Influence of stress on the mangetic domain structure in Fe81Ga19 alloys // J. Appl. Phys. 2009. V. 105. P. 013913-(1–4).
  35. 35. Mudivarthi C., Na S.-M., Schaefer R., Laver M., Wuttig M., Flatau A.B. Magnetic domain observation in Fe–Ga alloys // J. Magn. Magn. Mater. 2010. V. 322. No. 14. P. 2023–2026.
  36. 36. Carey R., Isaac E.D. Magnetic Domains and Techniques for their Observation. Chapter 4: The colloid technique. English Universities Press, 1966. 168 p.
  37. 37. Golovin I.S., Palacheva V.V., Mohamed A.K., Balagurov A.M. Structure and properties of Fe–Ga alloys as promising materials for electronics // Phys. Metal. Metallogr. 2020. V. 121. P. 851–893.
  38. 38. Golovin I.S. Anelastic Effects in Fe–Ga and Fe–Ga-Based Alloys: A Review // Materials. 2023. V. 16. P. 2365 (1–44).
  39. 39. Zener C. Elasticity and Anelasticity of Metals. Chicago, IL, USA: University of Chicago Press, 1948. 170 p.
  40. 40. Лукшина В.А., Старцева И.Е., Шур Я.С. Влияние доменной структуры и магнитных свойств кремнистого железа под влиянием термомагнитной, термомеханической и термомеханомагнитной обработок // ФММ. 1987. Т. 63. № 6. С. 1121–1126.
  41. 41. Кочурин В.А., Лукшина В.А., Тимофеева А.В., Шишкин Д.А., Матюнина М.В., Ершов Н.В., Горностырев Ю.Н. Управление магнитоупругими свойствами сплавов Fe-Ga с помощью термомеханической обработки // ФММ. 2025. T. 126. № 3. С. 291–297.
  42. 42. Зайкова В.А., Шур Я.С. О влиянии термомагнитной обработки на магнитные свойства и доменную структуру монокристаллов кремнистого железа // ФММ. 1967. Т. 23. № 4. С. 642–650.
  43. 43. Старцева И.Е. Индуцированная магнитная анизотропия железо-кремнистых сплавов и ее влияние на доменную структуру и магнитные свойства / Физические свойства магнитных материалов. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1982. С. 15–19.
  44. 44. Birkenbeil H.J., Cahn R.W. Induced magnetic anisotropy created by magnetic and stress annealing of iron-aluminium alloys // Proc. Phys. Soc. 1962. V. 79. No. 4. P. 831–847.
  45. 45. Лукшина В.А., Тимофеева А.В., Шишкин Д.А., Горностырев Ю.Н., Ершов Н.В. Влияние термомагнитной обработки на магнитные свойства магнитомягких сплавов железо–германий // ФММ. 2023. Т. 124. № 12. С. 1196–1204.
  46. 46. Драгошанский Ю.Н., Шур Я.С. О формировании доменной структуры кристаллов кремнистого железа // ФММ. 1966. Т. 21. № 5. С. 678–687.
  47. 47. Шур Я.С., Драгошанский Ю.Н. О виде замыкающих областей внутри кристаллов кремнистого железа // ФММ. 1966. Т. 21. № 5. С. 702–710.
  48. 48. Зайкова В.А., Старцева И.Е., Филиппов Б.Н. Доменная структура и магнитные свойства электротехнических сталей. М.: Наука, 1992. 272 с.
  49. 49. Hubert A., Schafer R. Magnetic Domains. The Analysis of Magnetic Microstructures. New York: Springer Berlin Heidelberg, Corrected, 3rd Printing, 2009. 707 p.
  50. 50. Wun-Fogle M., Restorff J.B., Clark A.E. Magneto-striction of Stress Annealed Fe-Ga-Al and Fe-Ga Alloys Under Compressive and Tensile Stress // P. Soc. Photo.-Opt. Ins. 2004. V. 5387. P. 468–475.
  51. 51. Neél L. Anisotropie magnétique superficielle et surstructures d’orientation // J. Phys.-Paris. 1954. V. 15. No. 4. P. 225–239.
  52. 52. Черненков Ю.П., Ершов Н.В., Горностырев Ю.Н., Лукшина В.А., Тимофеева А.В., Шишкин Д.А. Ближний порядок в магнитомягком сплаве Fе–9 ат.% Ga и условия его термической обработки // ФММ. 2025. T. 126. № 3. С. 316–327.
  53. 53. 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.
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека