IMGW51

60

60

matiyea

Mo»m(<cwr

Rys. 6.3. Schematyczne przedstawienie struktury idealnego wieloskładnikowego stopu nanokrysta-Hcznego na bazie Fe

Tworzenie się metastabilnej struktury nanokrystalicznej (przedstawionej na rys. 6,3) zawdzięcza się obecności malej zawartości Cu i Nb (lub innych pierwiastków grup od IV do VI). Miedź i niob słabo rozpuszczają się w Fe bcc, ponadto miedź promuje nukleację ziaren a-Fe(Si) o strukturze bcc, natomiast niob hamuje ich wzrost, przy jednoczesnym zapobieganiu tworzenia się twardych magnetycznie związków boru. Z punktu widzenia małych wartości pola koercji i dużej przenikał-ności omawianych stopów, istotny jest taki dobór ich składu, by po krystalizacji temperatury Curie fazy krystalicznej i amorficznej wyraźnie się od siebie różniły i były wyższe od temperatury pracy, zapewniając tym samym słabe, lecz istotne oddziaływanie miedzy krystalitami. Sytuacja opisana wyżej jest zapewniona dla stopów Fe?3.jCuiNb3Siij_rsB9 (T_c fazy nanokrystalicznej -570 K. a dla fazy amorficznej -900 K) w temperaturze pokojowej. Podniesienie temperatury powyżej 570 K powoduje wzrost He i obniżenie przenikalności. Jest to wynikiem obniżenia oddziaływania między krystalitami.

Jak już wspomniano, materiały te uzyskuje się w procesie kontrolowanej krystalizacji szkieł metalicznych o odpowiednim składzie chemicznym (np. stopy typu: Fe-Si-B z dodatkiem Cu i Nb). Proces otrzymywania tych materiałów jest dwuetapowy: w pierwszym etapie metodą szybkiego chłodzenia otrzymuje się taśmę amorficzną, a w etapie drugim wytwarza się materiał nanokrystaliczny poprzez stosowną obróbkę cieplną. Otrzymany w ten sposób materiał charakteryzuje się niską wartością pola koercji (H* < 1 A • m'¹) i dużą wartością początkowej przenikalności magnetycznej (fi* *= 100 000). Rysunek 6.4 przedstawia wpływ wielkości ziarna na pole koercji i początkową przenikalność magnetyczną w stopie typu Fe-Si-B-(Cu,Nb). Dla ziaren o wielkości powyżej 20 nm następuje gwałtowny wzrost koercji i malenie początkowej przenikalności magnetycznej.

Materiały te znajdują szerokie zastosowanie w elektronice i elektrotechnice. W szczególności stopy nanokrystaliczne na bazie żelaza wykazują dużą przenikalność i niskie straty związane z histerezą i prądami wirowymi w szerokim zakresie częstotliwości (do 100 kHz). W związku z tym, przy względnie niskich kosztach produkcji, znajdują one zastosowanie, jako np. rdzenie magnetyczne w wysokoczęsto-tłiwościowych transformatorach.

W tabeli 6.1 zestawiono przykładowo średnie wartości wielkości ziaren fazy krystalicznej wytworzonej w stopach typu Fe-Si-B z różnymi dodatkami stopowymi po wygrzewaniu ciągłym w temperaturze Tm**.

Analizując dane zawarte w tabeli 6.1 można zauważyć, że mikrostruktura szkieł metalicznych zależy od składu chemicznego stopu, a ma to wpływ na właściwości