Approach to ferromagnetic saturation for amorphous Fe-based alloy

• Autorzy: Jeż B. , Nabiałek M. , Jeż K.

Identyfikatory

DOI

10.32730/imz.0137-9941.18.3.5

Warianty tytułu

PL

Podejście do ferromagnetycznego nasycenia dla amorficznego stopu na bazie żelaza

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of research on the structure and selected properties of magnetic alloys based on Fe. The alloy with the chemical composition Fe36Co36Y8B20 was produced using two methods: forcing and sucking the liquid alloy into a copper mould. The alloy was cast in the form of 10 mm × 5 mm × 0.5 mm tiles. The structure of the obtained alloys was examined using X-ray diffraction. The measured diffractograms are typical for amorphous materials. Using the Faraday magnetic balance, the magnetic saturation polarisation curves as a function of temperature were recorded. The Curie temperature of the created alloys, which amounted to approximately 750 K, was determined on the basis of numerical analysis. The original magnetisation curves and static magnetic hysteresis loops were measured using a vibration magnetometer. The produced alloys had a saturation magnetisation of about 1.1T and a coercive field value of about 200 A/m. The curves of primary magnetisation were analysed using H. Kronmüller’s theory. It was found that the magnetising process in the area called the ‘approach to ferromagnetic saturation’ is related to the rotation of the magnetisation vector around the linear defects of the structure.

PL

W pracy zamieszczono wyniki badań struktury i wybranych właściwości magnetycznych stopów na bazie Fe. Stop o składzie chemicznym Fe36Co36Y8B20 wytworzono dwiema metodami: wtłaczania oraz zasysania ciekłego stopu do miedzianej formy. Stop odlewano w postaci płytek o wymiarach 10 mm × 5 mm × 0,5 mm. Strukturę otrzymanych stopów badano przy użyciu dyfrakcji rentgenowskiej. Zmierzone dyfraktogramy są typowe jak dla materiałów amorficznych. Przy użyciu wagi magnetycznej Faraday’a zarejestrowano krzywe magnetycznej polaryzacji nasycenia w funkcji temperatury. Na podstawie analizy numerycznej krzywych wyznaczono temperaturę Curie wytworzonych stopów, która wyniosła około 750 K. Przy użyciu magnetometru wibracyjnego zmierzono pierwotne krzywe magnesowania oraz statyczne pętle histerezy magnetycznej. Wytworzone stopy posiadały magnetyzację nasycenia około 1,1T oraz wartość pola koercji około 200 A/m. Wykorzystując teorię H. Kronmüllera, przeprowadzono analizę krzywych pierwotnego magnesowania. Stwierdzono, że proces magnesowania w obszarze zwanym podejściem do ferromagnetycznego nasycenia związany jest z obrotem wektora magnetyzacji wokół liniowych defektów struktury.

Słowa kluczowe

EN

massive amorphous materials; approach to ferromagnetic saturation; Curie temperature; X-ray diffraction; Holstein-Primakoff paraprocess

PL

masywny materiał amorficzny; podejście do ferromagnetycznego nasycenia; temperatura Curie; dyfrakcja rentgenowska; paraproces Holsteina-Primakoffa

• Wydawca: Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Prace Instytutu Metalurgii Żelaza
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 70, nr 3
• Strony: 40--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Jeż B.

• Instytut Fizyki, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Politechnika Częstochowska

autor

Nabiałek M.

• Instytut Fizyki, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Politechnika Częstochowska

autor

Jeż K.

• Instytut Fizyki, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Politechnika Częstochowska

Bibliografia

• [1] W. Klement, R.H. Willens, P. Duwez. Non-Crystalline Structure in Solidified Gold-Silicon Alloys. Nature, 1960, 187, p. 869-870.
• [2] P. Duwez, R.H. Willens. Rapid Quenching of Liquid Alloys. Transactions of the Metallurgical Society of Aime, 1963, 227, p. 362-365.
• [3] A. Inoue, T. Zhang, T. Masumoto. Zr-Al-Ni Amorphous Alloys with High Glass Transition Temperature and Significant Supercooled Liquid Region. Materials Transactions JIM, 1990, 31, p. 177-183.
• [4] A. Inoue, A. Kato, T. Zhang, S.G. Kim, T. Masumoto. Mg-Cu-Y Amorphous Alloys with High Mechanical Strengths Produced by a Metallic Mold Casting Method. Materials Transaction JIM, 1991, 32, p. 609-616.
• [5] G. Herzer. Modern soft magnets: Amorphous and nanocrystalline materials. Acta Materialia, 2013, 61, p. 718-734.
• [6] M.E. McHenry, M.A. Willard, D.E. Laughlin. Amorphous and nanocrystalline materials for applications as soft magnets. Prog. Mater. Sci., 1999, 44, p. 291.
• [7] Y. Geng, Y. Wang, Z. Wang, J. Qiang, H. Wang, C. Dong, O. Tegus. Formation and structure-property correlation of new bulk Fe-B-Si-Hf metallic glasses. Materials and Design, 2016, 106, p. 69-73.
• [8] G. Herzer. Soft magnetic nanocrystalline materials. Scripta Metallurgica et Materialia, 1995, 33, p. 1741-1756.
• [9] A. Inoue. Bulk amorphous alloys with soft and hard magnetic properties. Materials Science and Engineering A, 1997, 226-228, p. 357-363.
• [10] H. Liebermann. Rapidly Solidified Alloys, New Jersey Springer Handbook, 1993.
• [11] Y. Han, C.T. Chang, S.L. Zhu, A. Inoue, D.V. Louzguine-Luzgin, E. Shalaan, F. Al-Marzouki Fe-based soft magnetic amorphous alloys with high saturation magnetization above 1.5T and high corrosion resistance, Intermetallics, 2014 , 54, p. 169-175.
• [12] B. Jeż. Effect of annealing on the Curie Temperatre in the bulk amorphous alloys. Revista de Chimie, 2017, 68 (2), p. 1903-1907.
• [13] M. Nabialek. Influence of the quenching rate on the structure and magnetic properties of the Fe-based amorphous alloy. Arch. Metall. Mater., 2016, 61, p. 439-444.
• [14] K. Bloch, M. Nabialek. Acta Physica Polonica A, 2015, 127, p. 413-414.
• [15] S. Garus, M. Nabialek, K. Bloch, J. Garus. The Study of Magnetization in Strong Magnetic Fields for Alloys Fe60Co10Wx Nb2Y8B20-x (x = 0,1). Acta Physica Polonica A, 2014, 126, p. 957-959.
• [16] H. Kronmüller, M. Fahnle, H. Grimm, R. Grimm, B. Groger. Magnetic properties of amorphous ferromagnetic alloys. J. Magn. Magn. Mater., 1979, 13, p. 53-70.
• [17] H. Kronmüller. Micromagnetism and Microstructure of Amorphous Alloys. J. Appl. Phys., 1981, 52, p. 1859-1864.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).