Mössbauer study of magnetic properties and thermal stability of the amorphous Fe60Co10Ni10Zr7B13 alloy

• Autorzy: Grabias A. , Kopcewicz M. , Oleszak D. , Latuch J.

Warianty tytułu

PL

Badanie metodą spektroskopii mössbauerowskiej własności magnetycznych i stabilności termicznej amorficznego stopu Fe60Co10Ni10Zr7B13

• Konferencja: Advanced Materials and Technologies, AMT'2004 : XVII Physical Metallurgy and Materials Science Conference (XVII; 20-24.06.2004; Łódź, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The amorphous Fe60Co10Ni10Zr7B13 alloy was prepared as a ribbon by the melt-spinning technique. Soft magnetic properties of the amorphous alloy were investigated by a unique rf-Mössbauer technique that provided information about magnetic anisotropy fields in the amorphous phase. The rf-Mössbauer results indicate that the effective anisotropy field of the amorphous Fe60Co10Ni10Zr7B13 alloy is smaller than 12 Oe (Fig. 1). Thermal stability of the amorphous alloy was studied by differential scanning calorimetry (DSC) method. The DSC measurement revealed two stages of crystallization with crystallization onset temperatures of 554 and 695°C (Fig. 2). Structural changes induced by annealing of the amorphous alloy were studied by Mössbauer spectroscopy. The transmission spectra obtained from the entire volume of the samples showed that after annealing at 500°C the Fe60Co10Ni10Zr7B13 alloy remained fully amorphous (Fig. 3). Crystallization of the amorphous alloy was observed after its annealing at temperatures T= or >580°C. The bcc-FeCo, fcc-FeNi and iron borides were identified as the crystallization products. Surface crystallization of the ribbon was studied by conversion electron Mössbauer spectroscopy (CEMS) that probes the surface layers about 100 nm thick. The CEMS spectra obtained from the surfaces of the as-quenched ribbon revealed no traces of crystallization (Fig. 4). However, the formation of the bcc-FeCo phase was observed at the surfaces already after annealing at 500°C, whereas the bulk of the alloy remained amorphous. Differences between the surface and bulk crystallization are discussed in the text.

PL

Amorficzny stop Fe60Co10Ni10Zr7B13 przygotowano w postaci taśmy metodą melt-spinning. Własności magnetyczne amorficznego stopu zbadano przy użyciu unikalnej metody rf-Mössbauer, która dostarcza informacji na temat pól anizotropii magnetycznej fazy amorficznej. Wyniki otrzymane metodą rf-Mössbauer pokazują, że efektywne pole anizotropii amorficznego stopu Fe60Co10Ni10Zr7B13 jest mniejsze niż 12 Oe (Rys. 1). Stabilność termiczną stopu amorficznego zbadano metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Wyniki ujawniły dwa etapy krystalizacji z temperaturami początku krystalizacji 554 i 695°C (Rys. 2). Zmiany strukturalne wywołane wygrzewaniem stopu amorficznego zbadano przy użyciu spektroskopii mössbauerowskiej. Widma transmisyjne otrzymane z całej objętości próbek pokazały, że po wygrzaniu w 500°C stop Fe60Co10Ni10Zr7B13 pozostał całkowicie amorficzny (Rys.3). Krystalizację stopu amorficznego zaobserwowano po jego wygrzaniu w temperaturach T= lub >580°C. Zidentyfikowano produkty krystalizacji jako fazy bcc-FeCo, fcc-FeNi i borki żelaza. Krystalizację powierzchniową taśmy zbadano metodą spektroskopii mössbauerowskiej elektronów konwersji (CEMS), która dostarcza informacji z warstw powierzchniowych o grubości ok. 100 nm. Widma CEMS otrzymane z powierzchni taśmy wyjściowej nie ujawniły żadnych śladów krystalizacji (Rys.4). Natomiast utworzenie fazy bcc-FeCo zaobserwowano na powierzchniach już po wygrzaniu w 500°C, podczas gdy stop pozostał amorficzny w objętości. Różnice pomiędzy krystalizacją powierzchniową i objętościową są przedyskutowane w tekście.

Słowa kluczowe

PL

stop amorficzny; spektroskopia Mössbauera; właściwości magnetyczne; stabilność termiczna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 3
• Strony: 212--214
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Grabias A.

• Institute of Electronic Materials Technology, Warsaw

autor

Kopcewicz M.

• Institute of Electronic Materials Technology, Warsaw

autor

Oleszak D.

• Dept. of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Warsaw

autor

Latuch J.

• Dept. of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Warsaw

Bibliografia

• [1] Inoue A., Makino A., Mizushima T.: Ferromagnetic bulk glassy alloys, J. Magn. Magn. Mater. 215-216 (2000) 246-252.
• [2] Inoue A., Zhang T., Itoi T., Takeuchi A.: New Fe-Co-Ni-Zr-B amorphous alloys with wide supercooled liquid regions and good soft magnetic properties, Mater. Trans. JIM 38 (1997) 59-362.
• [3] Grabias A., Oleszak D., Kopcewicz M., Latach J., Kulik T., Stobiecki F.: Structure and magnetic properties of bulk amorphous Fe6oCoioNiioZr7B]3 alloy formed by mechanical synthesis and hot pressing, J. Non-Cryst. Solids 330 (2003) 75-80.
• [4] Kopcewicz M.: Mossbauer effect studies of amorphous metals in magnetic radiofreąuency fields, Structural Chem. 2 (1991) 313-342.
• [5] Kopcewicz M., Grabias A., Williamson D.L.: Magnetism and nanostructure of Fe93.x.yZr7BxCuy alloys, J. Appl. Phys. 82 (1997) 1747-1758.
• [6] Bruning R., Samwer K., Kuhrt C., Schultz L.: The mixing of iron and cobalt during mechanical alloying, J. Appl. Phys. 72 (1992) 2978-2983.
• [7] Dikeakos M., Altounian Z., Ryan D.H., Kwon S.J.: Local structure in amorphous Fe-TM-Zr (TM=Co, Ni, Cu) studied by Mossbauer spectroscopy, J. Non-Cryst. Solids 250-252 (1999) 637-641.
• [8] Fernandez van Raap M.B., Sanchez F.H., Zhang Y.D.: On the microstructure and thermal stability of rapidly quenched Fe-B alloys in the intermediate composition range between the crystalline and amorphous states, J. Mater. Res. 10 (1995) 1917-1926.
• [9] Kopcewicz M., Grabias A.: Mossbauer study of the surface crystallization of the amorphous and nanocrystalline Fe8]Zr7B12 alloy, J. Appl. Phys. 80 (1996) 3422-3425.