Везде

ОФНФизика металлов и металловедение Physics of Metals and Metallography

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

Ближний порядок в магнитомягком сплаве Fе-9 ат.% Ga и условия его термической обработки

Вы можете
Код статьи
S30346215S0015323025030082-1
DOI
10.7868/S3034621525030082
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Черненков Ю. П.
  • Аффилиация: Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова, НИЦ “Курчатовский институт”
Ершов Н.В.
  • Аффилиация: Институт физики металлов УрО РАН
Горностырев Ю. Н.
  • Аффилиация: Институт физики металлов УрО РАН
Лукшина 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
Том/ Выпуск
Том 126 / Номер выпуска 3
Страницы
316-327
Аннотация
Атомная структура монокристаллических образцов магнитомягких сплавов Fe-9 ат.% Ga (область A2-фазы), подвергнутых различным термическим обработкам: 1- закалка в воду из парамагнитного состояния, 2 - отжиг в ферромагнитном состоянии, 3 - термомагнитная обработка (ТМО) и 4 - термомеханическая обработка (ТМехО), исследована методом рентгеновской дифракции. В дифрактограммах всех образцов после разных термических обработок наблюдаются диффузные пики, которые являются вкладом от небольших расположенных хаотично кластеров B2-типа. Отдельный B2-кластер состоит из пары ОЦК-ячеек, центрированных атомами Ga. Ось пары ориентирована параллельно одной из осей легкого намагничивания . Показано, что ширина диффузных пиков, измеренных при сканировании вдоль оси [001], уменьшается, и следовательно средний размер B2-кластеров вдоль этой оси увеличивается в зависимости от обработки в последовательности 1-2-3-4. Полученные результаты свидетельствуют о перестройке ближнего порядка под действием ТМО и ТМехО.
Ключевые слова
магнитомягкие сплавы железо-галлий термомагнитная и термомеханическая обработка рентгеновская дифракция атомная структура ближний порядок
Дата публикации
14.03.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
9

Библиография

  1. 1. Clark A.E., Restorff J.B., Wun-Fogle M., Lograsso T.A., Schlagel D.L. Magnetostrictive properties of body-centered cubic Fe-Ga and Fe-Ga-Al alloys // IEEE Trans. Magn. 2000. V. 36. No. 5. P. 3238-3240.
  2. 2. 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.
  3. 3. 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.
  4. 4. Clark A.E., Restorff J.B., Wun-Fogle M., Dennis K.W., Lograsso T.A., McCallum R.W. Temperature dependence of the magnetic anisotropy and magnetostriction of Fe100-xGax (x = 8.6, 16.6, 28.5) // J. Appl. Phys. 2005. V. 97. No. 10. P. 10M316(1-3).
  5. 5. Summers E.M., Lograsso T.A., Wun-Fogle M. Magnetostriction of binary and ternary Fe-Ga alloys // J. Mat. Sci. 2007. V. 42. P. 9582-9594.
  6. 6. Clark A.E., Yoo J.-H., Cullen J.R., Wun-Fogle M., Petculescu G., Flatau A. Stress dependent magnetostriction in highly magnetostrictive Fe100-xGax, 20 < x № 30 // J. Appl. Phys. 2009. V. 105. No. 7. P. 07A913(1-3).
  7. 7. 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. P. 023905(1-12).
  8. 8. Головин И.С., Палачева В.В., Мохамед А.К., Балагуров А.М. Структура и свойства Fe-Ga-сплавов - перспективных материалов для электроники // ФММ. 2020. Т. 121. С. 937-980.
  9. 9. Atulasimha J., Flatau A.B. A review of magnetostrictive iron-gallium alloys // Smart Mater. Struct. 2011. V. 20. No. 4. P. 043001(1-15).
  10. 10. Petculescu G., Wu R., McQueeney R.J. Magnetoelasticity of bcc Fe-Ga Alloys / Handbook of Magnetic Materials, edited by K.H.J. Buschow (Elsevier, Oxford, UK) 2012. V. 20. P. 123-226.
  11. 11. Kubaschewski O. Iron-binary Phase Diagrams. Berlin: Springer-Verlag, 1982. 185 р.
  12. 12. Mohamed A.K., Cheverikin V.V., Medvedeva S.V., Bobrikov I.A., Balagurov A.M., Golovin I.S. First- and second-order phase transitions in Fe-(17-19) at.% Ga alloys // Mater. Letters. 2020. V. 279. P. 128508(1-4).
  13. 13. Zhang M.C., Jiang H.L., Gao X.X., Zhu J., Zhou S.Z. Magnetostriction and microstructure of the melt-spun Fe83Ga17 alloy // J. Appl. Phys. 2006. V. 99. No. 2. Р. 023903(1-3).
  14. 14. Pascarelli S., Ruffoni M.P., Turtelli R.S., Kubel F., Grössinger R. Local structure in magnetostrictive melt-spun Fe80Ga20 alloys // Phys. Rev. B. 2008. V. 77. P. 184406(1-8).
  15. 15. Wang H., Zhang Y.N., Wu R.Q., Sun L.Z., Xu D.S., Zhang Z.D. Understanding strong magnetostriction in Fe100-xGax alloys // Sci. Rep. 2013. V. 3. No. 1. P. 3521(1-5).
  16. 16. Viehland D., Li J.F., Lograsso T., Wuttig M. Structural studies of Fe081Ga0 19 by reciprocal space mapping // Appl. Phys. Le. tt. 20.02. V. 81. No. 17. P. 3185-3187.
  17. 17. Lograsso T.A., Summers E.M. Detection and quantification of D03 chemical order in Fe-Ga alloys using high resolution X-ray diffraction // Mater. Sci. Eng. A. 2006. V. 416. No. 1-2. P. 240-245.
  18. 18. Cao H., Gehring P.M., Devreugd C.P., Rodriguez-Rivera J.A., Li J., Viehland D. Role of Nanoscale Precipitates on the Enhanced Magnetostriction of Heat-Treated Galfenol (Fe1-xGax) Alloys // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 102. P. 127201(1-4).
  19. 19. Du Y., Huang M., Chang S., Schlagel D.L., Lograsso T.A., McQueeney R.J. Relation between Ga ordering and magnetostriction of Fe-Ga alloys studied by x-ray diffuse scattering // Phys. Rev. B. 2010. V. 81. No. 5. P. 054432(1-9).
  20. 20. Du Y., Huang M., Lograsso T.A., McQueeney R.J. X-ray diffuse scattering measurements of chemical shortrange order and lattice strains in a highly magnetostrictive Fe0813Ga0 187 alloy in an applied magnetic field // Phys. R.ev. B. 2. 012. V. 85. No. 21. P. 214437(1-6).
  21. 21. Ke Y., Jiang C., Tao J., Duan H. Local inhomogeneous structural origin of giant magnetostriction in Fe-Ga alloys // J. Alloys Compd. 2017. V. 725. No. 1-2. P. 14-22.
  22. 22. Rahman N., Li M., Ma T., Yan M. Microstructural origin of the magnetostriction deterioration in slowly cooled Fe81Ga19 // J. Alloys Compd. 2019. V. 786. P. 300-305.
  23. 23. Ikeda O., Kainuma R., Ohnuma I., Fukamichi K., Ishida K.J. 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. No. 1-2. P. 198-205.
  24. 24. 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.
  25. 25. Черненков Ю.П., Смирнов О.П., Лукшина В.А., Тимофеева А.В., Петрик М.В., Кузнецов А.Р., Ершов Н.В., Горностырев Ю.Н., Шишкин Д.А. Ближний порядок и его устойчивость в магнитомягком железогаллиевом сплаве // ФММ. 2024. Т. 125. № 1. С. 86-95.
  26. 26. 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.
  27. 27. Черненков Ю.П., Федоров В.И., Лукшина В.А., Соколов Б.К., Ершов Н.В. Рентгеновское диффузное рассеяние от монокристаллов α-Fe и α-Fe1-xSix // ФММ. 2005. Т. 100. № 3. С. 39-47.
  28. 28. Cullity B.D., Stock S.R. Elements of X-Ray Diffraction. N.Y.: Prentice-Hall Inc., 2001. 531 p.
  29. 29. Ершов Н.В., Черненков Ю.П., Лукшина В.А., Смирнов О.П. Ближний порядок в магнитомягком сплаве alpha-FeAl // ФТТ. 2018. Т. 60. № 9. С. 1619-1631.
  30. 30. Matyunina M.V., Zagrebin M.A., Sokolovskiy V.V., Pavlukhina O.O., Buchelnikov V.D., Balagurov A.M., Golovin I.S. Phase diagram of magnetostrictive Fe-Ga alloys: insights from theory and experiment // Phase Trans. 2019. V. 92. No. 2. P. 101-116.
  31. 31. 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.
  32. 32. Zarestky J.L., Garlea V.O., Lograsso T.A., Schlagel D.L., Stassis C.Compositional variation of the phonon dispersion curves of bcc Fe-Ga alloys // Phys. Rev. B. 2005. V. 72. P. 180408(R).
  33. 33. Johansson G., Gorbatov O.I., Etz C. Theoretical investigation of magnons in Fe-Ga alloys // Phys. Rev. B. 2023. V. 108. P. 184410.
  34. 34. Warren В.Е. X-ray diffraction. New York: Addison- Wesley, 1969. 563 p.
  35. 35. Patterson A.L. The Scherrer Formula for X-Ray Particle Size Determination // Phys. Rev. B. 1939. V. 56. No. 10. P. 978-981.
  36. 36. Hubert A., Schafer R. Magnetic Domains. The Analysis of Magnetic Microstructures. New York: Springer Berlin Heidelberg, Corrected, 3rd Printing, 2009. 707 p.
  37. 37. Neél L. Anisotropie magnétique superficielle et sur-structures d’orientation // J. Phys. Paris. 1954. V. 15. No. 4. P. 225-239.
  38. 38. 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.
  39. 39. Ershov N.V., Chernenkov Yu.P., Lukshina V.A., Fedorov V.I., Sokolov B.K. Atomic structure of Soft Magnetic Fe- Si Alloys with Induced Magnetic Anisotropy // Phys. Metal. Metal. 2006. V. 101. P. S59-S62.
  40. 40. Ershov N.V., Lukshina V.A., Sokolov B.K., Chernenkov Yu.P., Fedorov V.I. B2 and D03 clusters in soft magnetic single crystal Fe1-xSix alloys with induced magnetic anisotropy // J. Magn. Magn. Mater. 2006. V. 300. P. e469-e472.
  41. 41. Ershov N.V., Chernenkov Yu.P., Lukshina V.A., Fedorov V.I., Sokolov B.K. The structural origin of induced magnetic anisotropy in α-Fe1-xSix (x = 0.05 - 0.08) alloys // Physica B. 2006. V. 372. No. 1-2. P. 152-155.
  42. 42. 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.
  43. 43. Лукшина В.А., 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.
  44. 44. Соколов Б.К., Черненков Ю.П., Лукшина В.А., Федоров В.И., Ершов Н.В. Прямые наблюдения анизотропии ближнего порядка в монокристаллах Fe1-xSix (x = 0.05-0.06) с наведенной магнитной анизотропией // ДАН. 2004. Т. 399. № 2. С. 185-187.
  45. 45. Ershov N.V., Kleinerman N.M., Lukshina V.A., and Timofeeva A.V. Magnetization Distribution in Single-Crystals of Iron-Silicon Alloys // Phys. Met. Metal. 2024. V. 125. No. 8. P. 809-816.
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека