Результати досліджень впливу опромінення на магнітні характеристики вихідних та термооброблених MG-сплавів та їх часову стабільність

Як відомо, на відміну від структурних характеристик, ефект впливу легування на чутливість початкової магнітної проникності μ_і до радіаційної обробки виявляється протилежним. Викликані опроміненням зміни μ_і MG-сплавів тим більші, чим вища концентрація легуючих елементів в їхньому складі, перш за все - молібдену. Найбільші відносні зміни μ_і (27 - 29 %) спостерігаються для сплаву MG-6, в якому концентрація Ni становить 1 %, а Mo - 3 %. Для сплавів MG-7, MG-8, в яких концентрація атомів Ni становить 3,5 %, а Mo - відповідно, 1 і 3 %, відносні зміни μ_і становлять 16 - 23 %. Це означає, що радіаційна чутливість початкової магнітної проникності цих матеріалів визначається не змінами інтегральних параметрів БП, а їх концентраційною неоднорідністю. Ймовірно, опромінення приводить до утворення стабільних кластерів навколо атомів молібдену, збагачених атомами найбільш рухливої компоненти сплаву - бору. Можливість появи таких структурних утворень, що є бар’єрами для руху доменних стінок при перемагнічуванні, підтверджується авторами робіт [5, 6]. Збагачені молібденом [5] і бором [6] області утворюються в приповерхневих шарах аморфних стрічок.

Видно, що опромінення приводить до зменшення магнітної проникності при низьких полях (Н ≤ Нμ_max). Зміни є більшими в сплаві з вищою концентрацією легуючих елементів. Це також може свідчити про утворення немагнітних включень, а саме збагачених бором кластерів навколо атомів молібдену. Крім того, видно, що криві залежності μ(Н), які відповідають опроміненим зразкам сплавів, є більш плавними. Це може бути підтвердженням радіаційно-стимульованої релаксації, при якій структура сплавів стає більш однорідною, зменшується величина внутрішніх напружень. Радіаційно-стимульована релаксація проявляється також при подальших термообробках. Початкова магнітна проникність відпалених в оптимальному режимі попередньо опромінених сплавів MG-3, MG-8 на 15 % більша, ніж неопромінених. Після проведення ізохронних термообробок легованих сплавів було виявлено, що магнітна проникність попередньо відпалених зразків сплавів в зовнішніх полях Н ≤ Нμ_max є вищою, ніж неопромінених. Це може свідчити про те, що поява кластерів в приповерхневих шарах АМС сповільнює процес кристалізації, який починається з поверхонь стрічок [7]. Це підтверджується також даними, наведеними в табл. 4. Видно, що значення і(s₁) попередньо опромінених (Ф = 2´10¹⁷ ел/см²) зразків легованих MG-сплавів є меншими, ніж неопромінених зразків, відпалених в

Таблиця 4

однакових умовах. Це свідчить про те, що попереднє опромінення сповільнює процес кристалізації цих матеріалів на його початковій стадії.

Вплив опромінення на динаміку часових змін початкової магнітної проникності відпалених в оптимальному режимі MG-сплавів відображено.Опромінення проводилось як перед термообробкою (γ + ТО), так і після (ТО + γ). Видно, що для опромінених зразків аморфних сплавів спостерігаються ефекти як зворотніх, так і незворотніх змін μ_і при їх витримці при кімнатній температурі. Протягом приблизно одного року початкова магнітна проникність опромінених сплавів стабілізується.

Видно, що початкова магнітна проникність нанокристалічних FM-сплавів менш чутлива до дії опромінення, ніж аморфних MG-сплавів. Для MG-сплавів спостерігається зменшення початкової магнітної проникності під дією опромінення до 15 - 30 %, а для FM-2Т та FM-6 - до 8 - 12 %. Максимальні зміни μ_і опромінених магнітопроводів, виготовлених зі сплавів FM-10 та FM-11 ще менші і становлять 5 - 7 %. Видно, також, що істотні зміни μ_і та вихід на стаціонар залежностей μ_і(Ф_γ) MG- і FM-сплавів відбуваються в однакових інтервалах доз g-опромінення. Це може свідчити про те, що ініційовані радіаційною обробкою зміни початкової магнітної проникності FM-сплавів зумовлені структурними змінами в їх аморфній матриці. Більше того, схожість дозових залежностей початкової магнітної проникності може також означати, що механізми впливу опромінення на структуру аморфної матриці FM-сплавів і на структуру MG-сплавів якісно однакові. Роль, яку, ймовірно, виконує молібден в MG-сплавах, у нанокристалічних сплавах може належати атомам ніобію.

Часова стабільність магнітних характеристик опромінених нанокристалічних сплавів також є вищою, ніж аморфних. відображено вплив опромінення на часові залежності початкової магнітної проникності магнітопроводів, виготовлених з FM-сплавів. Видно, що для опромінених зразків цих матеріалів спостерігаються значно менші зміни μ_i з часом витримки при кімнатній температурі, ніж для зразків аморфних сплавів. Це також може свідчити про те, що зміни магнітних характеристик нанокристалічних сплавів зумовлені структурними змінами в їх аморфній матриці.

Попереднє g-опромінення може приводити до суттєвого покращення магнітних характеристик нанокристалічних сплавів. На рис. 15 видно, що початкова магнітна проникність попередньо опромінених зразків сплаву FM-11 в 3,5 - 4 рази більша, ніж в контрольних. Крім того видно, що μ_і опромінених зразків сплаву залишається стабільною протягом 2-ох років. Стабільність та стабілізація магнітних характеристик опромінених аморфних і нанокристалічних сплавів є передумовою для використання радіаційної обробки як методу корекції характеристик цих матеріалів. Таким чином попереднє опромінення може бути використаним як метод керування властивостями аморфних і нанокристалічних сплавів.

Висновки

1. Встановлено, що електронне опромінення при кімнатній температурі приводить до росту існуючих кристалів в аморфно-кристалічних сплавах Fe-Si-B.

2. Запропоновано два механізми впливу опромінення на структуру аморфних сплавів Fe-Si-B: радіаційно-стимульована релаксація і розупорядкування.

3. Встановлено, що величина і напрям змін висоти першого максимуму структурного фактора, температури Кюрі, температури кристалізації сплавів Fe-Si-B під дією опромінення істотно залежать від концентрацій кремнію і бору в їхньому складі. Показано, що відмінність впливу опромінення на ближній порядок і процес кристалізації в аморфних сплавах Fe-Si-B може бути пов’язана з різними механізмами радіаційно-стимульованої дифузії атомів кремнію і бору. Кремній дифундує за механізмом заміщення, бор - за міжвузловинним.

4. Встановлено, що легування нікелем і молібденом приводить до зменшення чутливості до опромінення висоти першого максимуму структурного фактора, температури Кюрі і температури кристалізації і до збільшення чутливості магнітної проникності аморфних сплавів на основі системи Fe-Si-B. Ці результати свідчать про утворення збагачених бором кластерів навколо атомів молібдену, які можуть приводити до зменшення коефіцієнту дифузії бору і зниження рухливості доменних стінок при перемагнічуванні.