Изменение термической стабильности и кристаллизация в аморфных сплавах системы Fe84-xWxB16 (X=0-5) тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М.В.ЛОМОНОСОВА

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи УДК 533,213:539.172

КИСЕЛЕВА ТАТЬЯНА ЮРЬЕВНА

ИЗМЕНЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ И КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ В АМОРФНЫХ СПЛАВАХ СИСТЕМЫ

р684-Х™ХВ16 (X = О - 5)

Специальность 01.04.07 - физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 1994

Работа выполнена на кафедре физики твердого тела физического факультета Московского Государственного Университета имени М.В.Ломоносова.

Научный руководитель - кандидат физико-математических

наук, старший научный сотрудник А.А.Новакова

Официальные оппоненты - член корреспондент РАЕН, доктор физико-

математических наук, профессор ЕФ.Макаров

доктор физико-математических наук, доцент

А.С.Андреенко

Ведущая организация - Московский Институт Стали и Сплавов

Защита состоится 1995 г. в ^"часов на заседании

Диссертационного Совета N 1 (К 053.05.19) Отделения физики твердого тела МГУ по адресу: 119899. ГСП Москва. Воробьевы горы, физический факультет МГУ. ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ.

Автореферат разослан ^-^^4^995 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета N 1 Отделения физики твердого тела доктор физико-математических наук

Актуальность работы. Одной из актуальных проблем в «физике твердого тела является исследование термически неравновесных аморфных металлических систем. Следствием аморфной структуры являются необычные физические, механические и химические свойства этих материалов. Переход аморфного состояния в стабильное кристаллическое может происходить через последовательность метастабильных состояний и сопровождается термически активируемыми процессами структурной релаксации, диффузии и кристаллизации, приводящими к необратимым изменениям структуры. Кристаллизация аморфных сплавов представляет большой научный и практический интерес, т.к. свойства спппгя пои переходе из аморфного состояния в закристаллизованное изменяются настолько, что мо^н« говорить о двух материалах одинакового химического состава с различными свойствами. При кристаллизации теряются многие ценные качества аморфных сплавов, что ограничивает область рабочих температур и сроков их эксплуатации. С другой стороны, управляемую кристаллизацию можно использовать для построения особых частично или полностью закристаллизованных материалов, например, таких как нанокристаллы, которые нельзя получить из жидкого или кристаллического состояний.

Диссертационная работа посвящена исследованию структурных превращений в новой малоизученной системе аморфных металлических сплавов Редд.хУУхВ^ (X = 0 - 5). Особое внимание уделялось созданию комплексной методики всестороннего исследования неравновесной аморфной металлической системы: ее структурного состояния, магнитных и термодинамических свойств. Для этого использовалось эффективное сочетание различных методик измерения: эффекта Мессбауэра (поглощение, рассеяние, высокотемпературные съемки), рентгеновского дифракционного анализа, дифференциальной сканирующей калориметрии, термомагнитного анализа.

Цепь работы заключалась в исследовании влияния тугоплавкого переходного 5~д элемента - вольфрама на термическую стабильность, механизм и кинетику структурных превращений в системе аморфных металлических сплавов Рев*-х^хВ1в (X = О - 5). При этом решены были следующие задачи:

- для исследования термической стабильности аморфных сплавов системы в зависимости от концентрации легирующего элемента - вольфрама определены температуры и энергии активации процесса кристаллизации

- проведено исследование процесса кристаллизации аморфных сплавов системы. Установлен механизм и последовательность выделения метастабильных и стабильных кристаллических фаз

- методом эффекта Мессбауэра в широком интервале температур (20 -600°С) определены температурные зависимости параметров сверхтонкой структуры мессбауэровских спектров: эффективных магнитных полей, изомерных сдвигов, квадрупольных расщеплений, как для аморфного состояния сплавов, так и для выделяющихся кристаллических фаз, что позволило установить влияние вольфрама на структурные особенности и кинетику выделения метастабильных и стабильных кристаллических фаз

- методом термомагнитного анализа установлено влияние увеличения концентрации вольфрама на величину температуры Кюри как аморфного сплава, так и метастабильной кристаллической фазы (Ре,\Л03В.

Научная новизна. В диссертационной работе исследована новая малоизученная система аморфных металлических сплавов Рев4.х\Л/хВ1в (X = О - 5). Показано влияние небольших добавок вольфрама на стабильность аморфного состояния, механизм и кинетику структурных превращений в системе при нагреве. Показано, что ввиду динамического характера основных характеристических температур превращений в аморфных металлических системах, для исследования этих материалов особо эффективным оказывается комплексный подход с сочетанием взаимодополняющих методик дифференциальной сканирующей калориметрии, термомагнитного анализа и температурной мессбауэровской спектроскопии, проводимых при одинаковых скоростях нагрева.

Практическая ценность. В работе предложена комплексная методика изучения структурных превращений в аморфных металлических сплавах, которая может быть эффективно использована для исследования аморфных металлических сплавов на основе железа.

Основные положения, выносимые на защиту-

1. Комплексная методика исследования структурного состояния i мореных металлических сплавов, основанная на эффективном сочетании Эффекта Мессбауэра, рентгендифракционного анализа, дифференциальной санирующей калориметрии и термомагнитного анализа.

2. Повышение термической стабильности в аморфных сплавах системы ^ai-yWxB^ при небольших концентрациях легирующего элемента - вольфрама [Х = 1 - 5ат.%).

3. Структурные превращения в системе Fee4-xwxBie (X = 0 - 5) и влияние зопьфрама на их механизм, кинетику, а также особенности выделяющихся четастабильных и стабильных кристаллических фаз.

4. Влияние вольфрама на магнитные характеристики аморфного состояния и выделяющихся кристаллических фаз.

Структура работы. Диссертационная работа изложена на 1S? страницах машинописного текста, включая 70 рисунков, 14 таблиц и состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы из 120 наименований.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9 печатных работах.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Международной конференции по применению эффекта Мессбауэра (Нанкин, Китай, 1991 г.), Y Всесоюзной конференции "Аморфные прецизионные сплавы: технология, свойства, применение" (Ростов Великий, 1991 г.), Международной конференции по промышленным применениям эффекта Мессбауэра (Отсу, Япония, 1992 г.), Российской научно-технической конференции "Применение мессбауэровской спектроскопии в материаловедении" (Ижевск, 1993 г.), Y Международном совещании по ядерно-спектроскопическим исследованиям сверхтонких взаимодействий (Дубна, 1993 г.), научных конференциях "Ломоносовские чтения МГУ" (Москва, 1993 и 1994 г.), IY Международной европейской конференции по мессбауэровской спектроскопии (Сихейм, Германия, 1994 г.).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы поставлена цель исследования, описаны его методические особенности, сформулированы основные положения, представляемые к защите и структура работы.

Первая глава посвящена обзору экспериментальных и теоретических работ по теме диссертации.

Анализируются работы по исследованию термически активируемых процессов, происходящих при нагреве метастабильных аморфных металлических сплавов: релаксация, диффузия и кристаллизация.

Рассматривается система аморфных металлических сплавов типа металл-металлоид Ре-В, как модельная система. Анализируются особенности ее физических свойств в зависимости от концентрации бора. Особое внимание уделяется анализу ферромагнетизма этой системы и влиянию нагрева на изменение ее магнитных свойств.

На примере модельной системы аморфных сплавов Ре-В. описываются основные возможные механизмы и кинетика процесса кристаллизации. Анализируется зависимость температур кристаллизации, энергий активации, энтальпии процесса от концентрации бора. Представлены структурные характеристики метастабильных и стабильных кристаллических фаз, появляющихся при кристаллизации этой системы. Подробно излагаются экспериментальные работы по изучению процесса кристаллизации аморфных сплавов системы Ре-В с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии, рентгендифракционного анализа и мессбауэровской спектроскопии.

Обсуждаются экспериментальные работы, в которых исследовалось влияние легирования сплавов системы Ре-В ¿-элементами периодической системы на ее магнитные свойства и кристаллизацию.

Вторая глава посвящена описанию схемы разработанной комплексной методики, использующей эффективное сочетание дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) (позволяющей определить температурную область превращения, характеристические и критические температуры и их скоростные зависимости), термомагнитного анализа (ТМА) (дающего информацию как об изменении магнитного

состояния сплава при нагреве и в процессе его кристаллизации, о температурных областях различного магнитного состояния сплава, так и позволяющего определить основные магнитные характеристики и относительное количество образующихся ферромагнитных кристаллических фаз), мессбауэровской спектроскопии в широком интервале температур и рентгендифракупонного анализа.

Обоснована необходимость одновременного сочетания нескольких взаимодополняющих методик для всестороннего исследования аморфных сплавов ввиду их метаетабильности, а также кинетического характера основных параметров процесса кристаллизации (зависимости их от скорости нагрева, атмосферы, в которой проводите* эксперимент, термической обработки сплава). Указана важность идентичности условий проведения эксперимента, особенно равенства скоростей нагрева образца при температурных измерениях.

Аморфность исходных образцов по всей толщине ленты проверялась с помощью мессбауэровской спектроскопии, а также рентгенографически.

Мессбауэроасхие спектры снимались в геометрии поглощения, а также в геометрии обратного рассеяния по методике КЭМС (конверсионно-электронной мессбауэровской спектроскопии) с регистрацией конверсионных электронов или К-характеристического рентгеновского излучения газопроточным пропорциональным детектором. В качестве источника у-излучения использовался изотоп 57Со(ВЬ) активностью 50 мЮори.

Из сопоставления данных дифференциальной сканирующей калориметрии и термомагнитного анализа, проведенных в двух режимах линейного нагрева и изотермическом и в одинаковых экспериментальных условиях: одинаковая скорость нагрева образца, атмосфера печи и условия охлаждения, определялись интервалы и температуры превращений, основные термодинамические и магнитные характеристики сплава, изменяющиеся при нагреве, кинетические параметры процесса, выбирались режимы и температуры термообработки образцов для исследования, а также режимы проведения высокотемпературной мессбауэровской съемки "1п эКи".

-------- --------- ------- т 'onat Tl аи it jJ та Г" к I 1 А :________[_______]_________ i i

I Тх 1 L i i 1 |

1 i t : | i

т°,с

Рис.1. Сопоставление результатов ДСК (А), ТМА (Б) и температурных зависимостей

полученных методом высокотемпературной съемки мессбауэровсхих спектров "In situ" (В) сплава Fee«Bie

Высокотемпературные мессбауэ-ровсхие спектры

снимались с

использованием печи для мессбауэровсхих измерений, управляемой терморегулятором, позволявшим производить точное регулирование и стабилизацию рабочей температуры печи, выполнять простые температурные программы; управляемые нагрев-охлаждение и выдержка при данной температуре с точностью 0.2°С.

Калориметрические измерения проводились с использованием дифференциального сканирующего калориметра типа ДСК-7 в интервале температур 20 - 700°С в режиме нагрева с постоянной скоростью. Точность в определении температур - 0.5°С.

б

Термомагнитный анализ проводился в интервале температур 20 -700°С на магнетометре вибрационного типа в режиме постоянной скорости нагреаа с наложением магнитного поля насыщения величиной 2,5 кЭ в плоскости ленты. Точность в определении температур составляла +2°С.

Все температурные измерения проводились с оптимальной скоростью нагрева образца - 20°/мин.

После каждой термообработки образцов проводился рентгендифракционный анализ на дифрактометре ДР0Н-1 с использованием re Ka излучения.

Отработка методики проведена на модельном сплаве Fee4B16. Сопоставление результатов ДСК, ТМА и температурных зависимостей средних магнитных сверхтонких попей аморфного сплава, выделяющихся фаз Fe3B и a-Fe, представлены на рис.1. Указаны характеристические температуры структурных и магнитных превращений при нагреве.

В работе

исследовались аморфные сплавы системы типа переходный металл-металлоид, легированной тугоплавким 5d-

эпементом - вольфрамом Fee4.xWxB,6 (X = О - 5), которые были получены 8 KFKI Г.Будапешта

(Венгрия) доктором

А.Ловашем методом слиннингования расплава в виде ленты толщиной 30 мкм и шириной 20 мкм на основе бинарного сплава FewB16.

-5 0 S ни/с

Рис.2. Мессбауэровские спектры аморфных сплавов системы Fe&t.xWxB16(X = 0-5)

Третья г пава диссертации содержит изложение результатов диссертации и их обсуждение.

Анализ мессбауэровских спектров исходного аморфного состояния сплавов системы Fée«-xWxB,e (рис.2) с построением огибающей спектра по модели Бернала, позволил установить линейную зависимость изменения среднего эффективного магнитного поля Н^ в сплавах от концентрации волыррама. Механизм замещения (d^=2.54 A, dw = 2.72 А) объясняет резкое изменение Эффективного магнитного поля с возрастанием концентрации вольфрама: изменяется обменное взаимодействие между резонансным атомом и ближайшими соседями. При этом каждый атом вольфрама, замещая атом железа, уменьшает Эффективное магнитное поле на 17-20 кЭ.

В §2 описаны результаты исследования термодинамических характеристик аморфных сплавов системы Fe^xWxB^ (X = 0 - 5) методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Показано, что процесс кристаллизации системы характеризуется наличием двух экзотермических пиков на кривых ДСК, а характеристические температуры процесса носят динамический характер: они зависят от скорости нагрева. Методом Аврами с использованием уравнения Джонсона-Мела-Аврами по сдвигу пиков на ДСК-кривых, полученных с разными скоростями нагрева, были расчитаны эффективные энергии активации стадий кристаллизации для сплавов системы. При сравнении концентрационных зависимостей температур кристаллизации и энергий активации стадий процесса (табл.1) установлено, что увеличение концентрации вольфрама а сплаве (от 1 до 5 ат. %) приводит к повышению его термической стабильности, что выражается в уменьшении энтальпии процесса (Q), определяющей движущие силы для разрушения аморфного состояния на 105 кДж/моль, в повышении температур начала кристаллизации (TJ на 123°С и эффективных энергии активации (EJ на 100 кДж/моль. При этом происходит все большее разделение стадий кристаллизации. Повышение термической стабильности аморфного состояния сплавов системы Feg«.xWxBie с увеличением концентрации вольфрама, обусловлено возникновением нового ближайшего окружения вокруг атома Fe, привод ящего к изменению обменного взаимодействия между атомами.

Таблица 1. Термодинамические и магнитные характеристики аморфных сплавов системы Ревд-х^х^е (X = 0 - 5)

а

сплав тх т1™ т™ кДж/ кДж/ Дж/ Т„

°с °с "С моль моль моль "С кЭ

РеиВ1в 375 440 460 168 230 218.8 325 260

РеюУ^В,, 420 450 485 171 233 185.6 300 245

Ре&ЩВм 433 467 505 185 242 166.7 275 230

Ре,,УУзВ1в 462 480 520 220 260 135.5 250 213

РеуцЩВн 500 510 560 225 320 113.8 180 192

В $3 подробно исследуется последовательность структурных превращений, происходящих при кристаллизации сплавов системы Рез«.>^хВ,в в результате отжига при различных температурах с учетом данных ДСК, а также особенности состава выделяющихся стабильных и метастабильных кристаллических фаз. Первый отжиг проводился до температур начала кристаллизации сплавов. Второй отжиг - до температур, соответствующих температуре за вторым пиком на кривых ДСК. Третий отжиг проводился до температуры 1000"С, которая значительно выше температур кристаллизации, с целью приближения к равновесному стабильному кристаллическому состоянию системы. Анализ мессбауэровских спектров и их сверхтонких параметров, а также рентгенограмм образцов после термообработок позволил установить вероятную схему процесса. Установлено, что при кристаллизации аморфных металлических сплавов системы Fe8«.xWxB1в (X = О - 5) происходит последовательная смена метастабильных состояний с первичным выделением стабильной кристаллической фазы типа а-Ре(\Л/) из аморфной матрицы (первый ДСК-пик), а затем, метастабильной кристаллической фазы РезВ (второй пик) двух модификаций: тетрагонального - 1-РезВ и орторомбического - о-РезВ типа. При этом, согласно мессбауэровским данным, вольфрам внедряется в решетку фазы РезВ тетрагональной модификации. Это выражалось в появлении в мессбауэровеком спектре закристаллизованного сплава

9

дополнительных магнитных сверхтонких расщеплений со значениями сверхтонких магнитных полей на 70-80 кЭ меньшими, чем у фазы t-FejB. было показано, что вольфраму выгоднее внедряться в решетку тетрагональной модификации из-за ее большего объема по сравнению с орторомби ческой. Методом КЭМС показано, что структурные превращения при кристаллизации аморфных сплавов вблизи контактной поверхности ленты протекали более интенсивно, чем в обьеме.

При высокотемпературном отжиге при 1000°С в течение 24 часов метастабильное кристаллическое состояние, связанное с метастабильной фазой типа (Fe,W)3B трансформируется в стабильное с образованием стабильных кристаллических фаз разбавленного твердого раствора a-(Fe,W), FejB и FeWB. Для подтверждения образования разбавленного твердого раствора a-(Fe,W) проводилось мессбауэровское исследование образца твердого раствора Fe-W(2aT.%) с определением его мессбауэровских параметров и вероятностей нахождения атомов вольфрама в 1 и 2 координационных сферах ближайшего окружения атома Fe.

Количество фазы FeWB, появляющейся при высокотемпературном отжиге сплавов системы, определенное из анализа рентгенограмм и мессбауэровских спектров, увеличивалось при повышении концентрации вольфрама. Были определены мессбауэровские параметры этой фазы, подспектр которой имеет вид парамагнитного дублета (ДО = 0.30 мм/с, . 6= -020 мм/с).

В §4 исследуется изменение магнитного состояния ферромагнитных аморфных металлических сплавов системы Fe^xWxB^ (X = 0 - 5) при нагреве, а также зависимость характеристических температур и намагниченностей насыщения сплава от концентрации вольфрама методом термомагнитного анализа. Были определены области различного магнитного состояния сплавов при нагреве.

При повышении температуры в аморфном сплаве происходит постепенное разрушений магнитного порядка - область перехода ферромагнетик-парамагнетик до температуры Кюри аморфного сплава, затем, аморфный сплав находится в парамагнитном состоянии, при подходе к температуре начала кристаллизации (начало подьема ДСК-кривой)

наблюдается резкое возрастание значения намагниченности за счет выделения ферромагнитной кристаллической фазы a-Fe (этот интервал изменения намагниченности полностью совпадает с первым пиком ДСК-

кривой рис.1) - область перехода парамагнетик-ферромагнетик при

\

кристаллизации сплава. В момент появления метастабильной кристаллической фазы типа Fe3B рост намагниченности замедляется, т.к. эта фаза выделяется в области температур близких к температуре ее парамагнитного состояния и обладает меньшим значением намагниченности, а кривая температурной зависимости намагниченности имеет перегиб, температурный интервал которого совпадает со вторым пиком на ДСК-криаой. Дальнейшее повышение темпсрзтурн отражается на термомагнитной кривой постепенным уменьшением намагниченности вследствие того, что намагниченности выделившихся ферромагнитных кристаллических фаз имеют разные температурные зависимости и точки Кюри.

Термомагнитные кривые сплавов с разной концентрацией вольфрама

представлены на рис.3.

О 100 200 300 „ 400

т'с

I 1 I 11 I II III11 и и 500 600 700

Рис. 3. Термомагнитные кривые нагрева сплавов системы Рем^хВ,,! (1 - РемВ1в, 2 - Ре^,В1в, 3 - Ре^В,,,, 4-Ре8,УУ3В,в, 5-Рет,УУ5В1в)

Установлено, что увеличение концентрации вольфрама до 5 ат.% приводит к расширению области парамагнитного состояния аморфного сплава по сравнению с бинарным сплавом Ре^В^ на 215°С как за счет понижения

И

температуры Кюри аморфного сплава, так и за счет повышения температуры выделения ферромагнитной кристаллической фазы. При этом наблюдалось понижение температуры Кюри выделяющейся фазы типа t-(Fe,W)3B, которая определялась по точке перегиба на термомагнитной кривой охлаждения сплава. Наблюдаемое понижение температуры Кюри фазы t-(Fe,W)3B с ростом концентрации вольфрама в сплаве свидетельствовало об увеличении концентрации вольфрама в этом метастабильном бориде. Замещение железа в этой фазе вольфрамом также подтверждается увеличением количества выделяющейся фазы a-Fe, что вызывало повышение значения относительной намагниченности насыщения кривой охлаждения.

Как видно из рис. 3 при нагреве аморфных металлических сплавов системы Feg4.xWxBle (X = 0 - 5) происходит хорошо различимая смена магнитных состояний сплава, предшествующих кристаллизации и вызванных ею. Это позволило осуществить прямое исследование структурных и магнитных превращений, происходящих в системе аморфных сплавов Peat-xWxВ1в в процессе их кристаллизации методом высокотемпературной мессбауэровской спектроскопии "In situ", результаты которого приводятся в §5.

Температурные мессбаузровские спектры, полученные в различные моменты структурных и магнитных превращений аморфного сплава Fe^W^e и соответствующие области и температуры на магнитной кривой представлены на рис.4. Спектр аморфного сплава рис.4а при температуре 300°С представлял собой парамагнитный дублет с шириной пинии Г=0.5мм/с, соответствующий моменту подхода аморфной матрицы к температуре ее магнитного разупорядочения - Тс. При повышении температуры съемки до температуры, близкой к температуре начала кристаллизации 390°С Ох=420°С) (рис.46), наблюдалось уменьшение интенсивности парамагнитного дублета, при этом на его фоне появляется спектр с магнитным сверхтонким расщеплением, соответствующий выделению ферромагнитной

кристаллической фазы a-Fe.

\

Чъ

' i » i i J : ^v i i ; т r зосгс •• ! a • V Fe83W1B16 v I

i \» i | j í í i \ » » } • i

i i \ i i | i j

í г \ i ' 5 • '

i i \ i Í ! j { ' , , ■-----i. ^ t t.. . . . . i . . . . ' ...

00

(T4VM

í i i i i i

■ ■ ; ; т га^сс ..1......1.......1..... ;.......L............

1111

л

Т"\"Т AL

I

■ ' > i 7e.V/^ 2> i_¡---r - Te

X

\!

^ Va /A^^

* - Va/' * д

(fa. V)jB ___i ч.-Ге

r; = S75eC

V ^ \ / * V 6

iS i

\ :

..AL

i i > •

iFe.w^e

i

.-Te

50ü х-С ^OO

Рис.4 Мессбауэровские спектры аморфного сппава

РеазУ/,В18,полученные при различных температурах и соответствующие области на термомагнитной кривой.

а

При дальнейшем повышении температуры оставшаяся часть парамагнитного дублета, соответствующего аморфной матрице, превращается в спектр с магнитной сверхтонкой структурой со значением Н^, несколько меньшим, чем у фазы РезВ, полученного при исследовании кристаллизации сплава Ре^В^ при этой температуре.

Анализ высокотемпературных мессбауэровских спектров сплавов системы позволил установить температурные зависимости магнитных сверхтонких параметров выделяющихся кристаллических фаз (Ре,\Л/)3В для разных концентраций вольфрама, которые представлены на рис.5

т°,с

Рис.5. Температурные зависимости средних магнитных сверхтонких полей фазы типа (Ре,УУ)зВ для разных концентраций вольфрама

Показано, что увеличение концентрации вольфрама в сплаве

приводит к понижению среднего магнитного сверхтонкого поля фазы (Ре,\Л/)зВ, к изменению его температурной зависимости, что может быть связано с повышением концентрации вольфрама в этой фазе. Это подтверждалось также изменением среднего изомерного сдвига этой фазы в зависимости от концентрации вольфрама и понижением ее температуры Кюри.

Анализ экспериментальной ширины пинии высокотемпературных мессбауэровских спектров полученных в момент начала кристаллизации сплавов в зависимости от концентрации вольфрама, а также ее временной

зависимости позволил показать механизм процесса и влияние вольфрама на его кинетику.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана и применена для исследования термически активируемых структурных превращений в аморфной металлической системе Fe04.xWxBie комплексная методика, основанная на эффективном сочетании дифференциальной сканирующей калориметрии, термомагнитного анализа, температурных съемок мессбауэровских спектров ("In situ"), проводимых при одинаковых скоростях нагрева образца. Исследования дополнялись рентгендифракционными и мессбауэровскими измерениями при комнатной температуре после каждой термообработки образцов.

2. В результате комплексного исследования изучен многостадиный процесс кристаллизации в аморфных сплавах системы Feg^xWxB^ (X = 0 - 5), происходящий путем последовательной смены метастабильных состояний.

Аморфный

сплав _.__a-Fe-t-Аморфная матрица___

Fe-W-B 375-500°С 460-560°С

a-Fe+t-Fe3B+o-Fe3B+t-(Fe,W)3B___ a-(Fe,W)+Fe2B +FeWB

>1000°С

3. Определены составы и структурные параметры выделяющихся кристаллических фаз, температурно-временные интервалы структурных превращений, а также показан динамический характер температур начала кристаллизации.

4. Впрямую установлено, что возникновение нового ближайшего окружения вокруг атома Fe с ростом концентрации вольфрама в системе FeeucWxBie (X = 0 - 5) вызывает изменение обменного взаимодействия между атомами, что приводит к:

а) резкому уменьшению эффективных магнитных полей на ядрах железа и значительному понижению температуры Кюри аморфных сплавов.

и

6) повышению термической стабильности: с увеличением концентрации вольфрама уменьшается величина энтальпии процесса перехода аморфного состояния в кристаллическое, повышается температура начала кристаллизации и энергия активации процесса.

5. В сплавах системы Fea4.xWxBie (X = О - 5) обнаружена область высокотемпературного парамагнитного состояния выше температуры Кюри аморфного сплава, существующая вплоть до выделения магнитных кристаллических фаз. Увеличение концентрации вольфрама в сплавах системы приводит к значительному расширению области этого парамагнитного состояния с ДТ = 115°С для FeMBle до ДТ = 330°С для Р^пЩВ^ как за счет понижения температуры Кюри сплава, так-и за счет повышения температуры начала его кристаллизации.

6. Мессбауэровская спектроскопия сплавов системы , проведенная в высокотемпературной области позволила:

а) непосредственно наблюдать возникновение магнитного порядка в системе при ее кристаллизации

б) проследить кинетику кристаллизации фазы a-Fe и влияние концентрации вольфрама в системе на этот процесс.

в) определить порядок выделения кристаллических фаз и их магнитные характеристики.

г) получить прямое доказательство, что вольфрам при кристаллизации входит в решетку кристаллической фазы Fe3B

д) исследовать температурные зависимости магнитных сверхтонких параметров выделяющихся кристаллических фаз.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

1. Novakova АА, Sidorova G.V., Belaya (Kteeleva) T.Yu. Amorphous system Fe84.xWxBie (X = 3,5) crystallisation study. Book of abstracts. ICAME'91,1991. Nanjing. China.P.4.38.

2. Новакова АЛ., Сидорова Г.В., Бепая(Киселева) TJO. Исследование кристаллизации аморфной системы Fee^xW/Bte (Х=3,5) - Тезисы докладов пятой всесоюзной конференции "Аморфные прецизионные сплавы: технология, свойства, применение". Ростов Великий. 1991. С. 171.

3. Novakova AA, Sidorova G.V., Kiseleva T.Yu. and Szasz A Amorphous system Fe^xWxB^ (X =3,5) crystallisation study. - Hypeffine Interactions. 1992. V.73. P.309-312.

4. Novakova AA, Kiseleva T.Yu. and Sldorov^ G.V. Study of the crystallisation stages for amorphous system Few.xWxBie (X = 0 - 5) - Book of abstracts. ICAME'92. Otsu. Japan.

5. Novakova A.A., Kiseleva T.Yu. and Sidorova G.V. Study of the crystallisation stages for amorphous system Feg4.xWxBle (X = 0 - 5).- Nuclear Instruments and Methods In P ft B76.1993. P.107-108.

6. Киселева TJO., Новаковя А А. Александрова И.А. Магнитные свсЯстгз и кристаллизация аморфных сплавов системы Fes4.xWxB5e (X = 0 - 5).- Тезисы докладов Российской научно-технической конференции "Применение мессбауэровской спектроскопии в материаловедении". Ижевск. 1993. С23.

7. Новакова А.А., Киселева TJO., Гендлер Т.С. Изменение магнитных свойств аморфных сплавов системы FeevxWxBje (X = О - 5) в процессе кристаллизации,- Тезисы докладов Y Международного совещания по ядерно-спектроскопическим исследованиям сверхтонких взаимодействий. Дубна. 1993. С.77.

8. Новакова А.А., Киселева Т.Ю., Александрова И.А. Изменение магнитных свойств аморфного сплава Fe^B^ в процессе кристаллизации. Вестник МГУ. Серия 3. Физика. Астрономия. 1994. Т.35. N1. С.102-104.

9. Kiseleva T.Yu. and Novakova AA Mossbauer study of thermal activated hyperfine Interactions in metallic glasses. - Book of abstracts of Fourth Seehelm

.• Workshop on Mossbauer spectroscopy. 1994. Seeheim. Germany. P.39.