This paper presents the results of investigations into the microstructure and magnetic properties of Fe86Zr7Nb1Cu1B5, Fe82Zr7Nb2Cu1B8 and Fe81Pt5Zr7Nb1Cu1B5 alloys. The alloys were investigated in their as-quenched state, in the form of thin ribbons with approximate dimensions as follows: width 3 mm and thickness 20 μm. The investigations were performed utilizing Mössbauer spectrometry and X-ray diffractometry. Also, an evaluation of the low-field magnetic susceptibility and measurements of the magnetization versus temperature and magnetizing field were performed.
Three distinct alloys: Fe86Zr7Nb1Cu1B5, Fe82Zr7Nb2Cu1B8, and Fe81Pt5Zr7Nb1Cu1B5 were characterized both magnetically and structurally. The samples, obtained with spinning roller method as a ribbons 3 mm in width and 20 μm thick, were investigated as-quenched and after each step of a multi steps heating treatment procedure. Each sample was annealed at four steps, fifteen minutes at every temperature, starting from 573K+600K up to +700K depending on type of alloy. Mössbauer spectroscopy data and transmission electron microscope (HRE M) pictures confirmed that the as-quenched samples are fully amorphous. This is not changed after the first stages of treatment heating leads to a reduction of free volumes. The heating treatment has a great influence on the magnetic susceptibilities. The treatment up to 600K improves soft magnetic properties: an χ increase was observed, from about 400 to almost 1000 for the samples of alloys without Pt, and from about 200 to 450 at maximum, for the Fe81Pt5Zr7Nb1Cu1B5. Further heating, at more elevated temperatures, leads to magnetic hardening of the samples. Curie temperatures, established from the location of Hopkinson’s maxima on the χ(T) curve are in very good agreement with those obtained from the data of specific magnetization, σ(T), measured in a field of 0.75T. As a critical parameter β was chosen to be equal 0.36 for these calculations, it confirmed that the alloys may be considered as ferromagnetic of Heisenberg type. Heating treatment resulted in decreasing of TC. These changes are within a range of several K.
The paper presents the results of structural and magnetic properties and thermal stability for a group of functional materials based on Fe61Co10Zr2.5Hf2.5Me2W2B20 (where Me = Mo, Nb, Ni or Y). Samples were obtained in the form of ribbons using melt-spinning method. The X-ray diffraction patterns of investigated samples confirmed their amorphous structure. Based on the analysis of DSC curves characteristic temperatures: glass forming temperature (Tg), crystallization temperature (Tx) and temperature range of the supercooled liquid ΔTx were determined. Small addition of transition metals elements has strong influence on magnetic and thermal parameters of studied materials. The comprehensive studies revealed that in terms of magnetic properties the Ni-addition resulted in highest reduction in coercivity and anisotropy field.
The magnetization reversal processes of bulk Fe64Co5Nd6Y6B19 alloy in the as-quenched state have been investigated. From the analysis of the initial magnetization curve and differential susceptibility versus an internal magnetic field it was deduced, that the main mechanism of magnetization reversal process is the pinning of domain walls at the grain’s boundaries of the Nd2Fe14B phase. Basing on the dependence of the reversible magnetization component as a function of magnetic field it was found that reversible rotation of a magnetic moment vector and motion of domain walls in multi-domain grains result in high initial values of the reversible component. The presence of at least two maxima on differential susceptibility of irreversible magnetization component in function of magnetic field imply existence of few pinning sites of domain walls in Fe64Co5Nd6Y6B19 alloy. The dominant interactions between particles have been determined on the basis of the Wohlfarth dependence. Such a behavior of Wohlfarth’s plot implies that the dominant interaction between grains becomes short range exchange interactions.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań własności magnetycznych i mechanizmów przemagnesowania masywnego stopu Fe64Co5Nd6Y6B19 w stanie po zestaleniu. Z krzywych pierwotnego namagnesowania i ich podatności różnicowej określono, że głównym mechanizmem przemagnesowania jest kotwiczenie ścian domenowych. Na podstawie zależności składowych odwracalnych namagnesowania od pola magnetycznego stwierdzono, że procesy odwracalne takie jak obroty wektora namagnesowania oraz ruch ścian domenowych w wielodomenowych ziarnach mają znaczny wpływ na zmiany namagnesowania dla początkowych wartości pól magnetycznych. Obecność maksimów w zależności składowej nieodwracalnej podatności magnetycznej świadczy, że głównym mechanizmem przemagnesowania w badanych magnesach jest kotwiczenie ścian domenowych na licznych centrach kotwiczenia znajdujących się na granicach ziaren fazy Nd2Fe14B oraz na defektach strukturalnych. W celu określenia oddziaływań między ziarnami określono zależność Wohlfartha. Zależność ta nie jest spełniona dla badanego magnesu, świadczy to o istnieniu oddziaływania wymiennego między ziarnami magnesu.
The aim of this work was to determine the nature of the structural defects that have a major influence on the magnetisation process within the investigated alloys. The structure of the alloys in the as-quenched state was investigated by means of X-ray diffractometry. It was confirmed that the samples were amorphous. The magnetisation was measured within magnetic fields ranging from 0 to 2T using a vibrating sample magnetometer (VSM). The investigation of the ‘magnetisation in the area close to ferromagnetic saturation’ showed that, for this class of alloys, the magnetisation process in strong magnetic fields is connected with the following two influences: 1) Firstly, the rotation of the magnetic moments in the vicinity of the defects, which are the sources of the short-range stresses, and, 2) The dumping of the thermally-induced spin waves by the magnetic field. In the case of the Fe63CoY7B20 alloy, the magnetisation process is connected with both point and linear defects, whereas for the Fe64Co10Y6B20 alloy, only with linear defects. This suggests that the size of the defects, determining the character of the magnetisation in the vicinity of ferromagnetic saturation, depends on the atomic packing density. On the basis of analysis of the magnetisation curves, the spin wave stiffness parameter (Dsp) was calculated.
PL
Celem pracy było określenie defektów strukturalnych mających decydujący wpływ na proces magnesowania stopów. Strukturę stopów w stanie po zestaleniu badano za pomocą rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej. Stwierdzono, że badane próbki były bezpostaciowe.. Magnetyzację mierzono w silnym polu magnetycznym (0-2 T) przy użyciu magnetometru wibracyjnego (VSM). Badania magnetyzacji w pobliżu ferromagnetycznego nasycenia wykazały, że proces przemagnesowania badanych stopów w silnych polach magnetycznych związany jest z obrotami momentów magnetycznych w pobliżu defektów będących źródłami naprężeń bliskiego zasięgu oraz z tłumieniem przez pole magnetyczne termicznie wzbudzanych fal spinowych. W przypadku stopu Fe,sub>63Co10Y7B20 za proces magnesowania w silnych polach odpowiedzialne są defekty punktowe oraz liniowe, natomiast w stopie Fe64Co10Y6B20 tylko defekty liniowe. Wskazuje to, że wielkość defektów decydujących o charakterze zmian magnetyzacji w pobliżu ferromagnetycznego nasycenia zależy od gęstości upakowania atomów. Na podstawie analizy krzywych namagnesowania wyznaczono parametr sztywności fali spinowej Dsp.
In this paper, the results of investigations are presented, into the microstructure and magnetic properties of the following amorphous alloys in the as-quenched state: Fe82Zr7Nb2Cu1B8 and Fe86Zr4Y3Nb1Cu1B5. The studied material was produced in the form of thin ribbons of 3 mm width and 20 μm thickness. The structure and microstructure of the samples have been investigated by means of Mössbauer spectrometry and X-ray diffractometry. In addition, the magnetic properties of these materials have been determined, i.e. the low-field magnetic susceptibility, and the magnetisation as a function of temperature and magnetising field. On the basis of the performed investigations, it has been found that a minor change in the quantities of elements favouring amorphisation, such as: Zr and Y, has an influence on the value of the Curie temperature and the magnetic properties of the resulting alloys. It should be noticed that the changes, introduced in the chemical composition of the alloys, don’t change the combined volume of these elements, i.e. Zr7 and Zr4Y3.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań struktury i mikrostruktury oraz właściwości magnetycznych stopów amorficznych Fe82Zr7Nb2Cu1B8, Fe86Zr4Y3Nb1Cu1B5 w stanie po zestaleniu w postaci cienkich taśm o szerokości 3 mm i grubości 20 μm. Strukturę oraz mikrostrukturę próbek badano wykorzystując spektrometrię mössbauerowską i spektroskopię rentgenowską. Dokonano również pomiarów właściwości magnetycznych, takich jak: niskopolowa podatność magnetyczna, magnetyzacja w funkcji temperatury i funkcji pola magnesującego. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że niewielka zmiana amorfizatorów takich jak: cyrkon i itr znacząco wpływa na wartość temperatury Curie, a także wpływa na właściwości magnetyczne tych stopów. Należy zwrócić szczególną uwagę na fakt, że wprowadzone zmiany składowe nie zmieniają ich ilości tzn. Zr7 i Zr4Y3.
The results of research into the microstructure and mechanical properties of Fe73T5Y3B19, Fe61Co10Y8Ti1B20 alloys are presented in this paper. Samples were obtained at the solidification speed of 104÷106 K/s in the form of ribbons of about 30 µm in thickness. All studies were conducted for samples in the as-cast state. Amorphous structure of the investigated alloys was confirmed by the X-ray diffractometry. The chemical composition determined from EDS studies was similar to the nominal composition of the alloy. Photos of the Vickers imprints, and the abrasion areas were obtained using an optical microscope for the matte side of the tape. The obtained results showed that the alloy with higher titanium content had much higher abrasion resistance as well as greater surface development.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury oraz wybranych właściwości mechanicznych stopów Fe73T5Y3B19, Fe61Co10Y8Ti1B20 otrzymanych przy prędkości krzepnięcia 104÷106 K/s w postaci cienkich taśm o grubości około 30 µm. Badania przeprowadzono dla próbek stopów w stanie po zestaleniu. Amorficzność stopów potwierdzono badaniami rentgenowskimi. Skład chemiczny próbek został wyznaczony na podstawie badań z wykorzystaniem spektrometru rentgenowskiego EDS i jest zbliżony do nominalnego składu stopu. Zdjęcia próbek, odcisków Vickersa oraz obszarów wytarć wykonano z wykorzystaniem mikroskopu świetlnego. W pracy przedstawiono wyniki badań dla matowej strony taśmy. Wyniki badań zamieszczone w tej pracy pokazują, że stop z większą zawartością tytanu cechuje się znacznie większą odpornością na ścieranie, jak również większym rozwinięciem powierzchni.
The influence of isothermal annealing on the magnetisation process in strong magnetic fields of the amorphous Fe61Co10Y8Ni1B20 alloy ribbons was investigated. Samples in the form of ribbons were produced by rapid quenching of liquid alloy on a rotating copper wheel. In order to study the relaxation process, the investigated Fe61Co10Y8Ni1B20 samples were subjected to annealing below the crystallisation temperature at 700 K for 1 h and then at 770 K for 3.5 h. The structure of the samples was examined by X-ray diffraction measurements (XRD). It was found, that all of measured samples in the as-cast state and after thermal treatment, were amorphous. On the basis of virgin magnetisation curve analysis, the type, size and density of structural defects occurring in the investigated samples were determined. It was found that after the first stage of annealing, decay of linear defects (pseudo-dislocation dipoles) into smaller, more thermodynamically stable, point defects occurs. The presence of point like defects was also confirmed after the second stage of annealing.
PL
W pracy badano wpływ izotermicznego wygrzewania na proces magnesowania w silnych polach magnetycznych amorficznego stopu Fe61Co10Y8Ni1B20 w postaci taśmy. Materiał do badań wytworzono metodą szybkiego chłodzenia ciekłego stopu na miedzianym wirującym bębnie. Próbki stopu Fe61Co10Y8Ni1B20 poddano dwukrotnemu wygrzewaniu: 1) w temperaturze 700 K przez 1 godzinę. 2) w temperaturze 770 K przez 3,5 godziny. Strukturę taśm w stanie po zestaleniu i po obróbce termicznej badano za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego. Wyniki analizy rentgenowskiej wykazały, że badane taśmy były w pełni amorficzne. Pomiar krzywych M-H wykonano za pomocą magnetometru wibracyjnego. Na podstawie analizy krzywych pierwotnego namagnesowania określono rodzaj, wielkość i gęstość defektów strukturalnych występujących w badanej taśmie. Na ich podstawie stwierdzono, że po pierwszym etapie wygrzewania nastąpił rozpad defektów liniowych (pseudodyslokacyjnych dipoli) na mniejsze bardziej stabilne termodynamicznie defekty punktowe, których obecność stwierdzono również po drugim etapie wygrzewania.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Purpose: Paper presents the results of the simulation of acoustic wave propagation in quasi one-dimensional multi-layered structure. The purpose was to examine the influence of the thickness of two materials forming the transmission system, depending on the acoustic wave source frequency. Design/methodology/approach: To perform simulation, the FDTD (finite difference time domain) algorithm was used. An acoustic wave propagated through the system consisting of ten alternating layers of equal thickness, surrounded on both sides by air. On the edges of the simulation space Neumann boundary conditions were provided. Findings: Changing the layer thickness affects the position of the SPL minima and causes narrowing of the area of the total acoustic pressure curves. Research limitations/implications: The influence of changes in the thickness of the layers forming the quasi one-dimensional multilayer system on transmission was investigated. In order to better know the transmission characteristics of the system consisting of two different materials, the effect of changing the physical size of heterogeneous layers should be examined. It would be also important to compare the simulation results with those obtained experimentally. Practical implications: Simulation of quasi one-dimensional multi-layer systems allows to design new materials adapted to the requirements of specific applications without the need to carry experiment. Multilayer systems can be operated in a variety of applications, primarily as a filter with adjustable band gap frequency intermittently, and also as a material for absorbing incident acoustic waves. Originality/value: The available literature contains a limited information on the propagation of acoustic waves in quasi one-dimensional multi-layer systems. This paper responds to the demand caused by the lack of available articles in this topic and enables view the findings of research for one of the simpler periodic structures.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
urpose: This paper presents the results of investigations into the: microstructure, magnetic properties and thermal stability of amorphous Fe82Zr7Nb2Cu1B8 alloy in the state prevailing after solidification and a multi-stage heat treatment process. Design/methodology/approach: The investigated alloy was obtained in the form of thin ribbons of width 3 mm and thickness approximately 20 μm. The required ingots of alloy were obtained by arc-melting high-purity component elements. The structure and microstructure were examined using Mössbauer spectroscopy and transmission electron microscopy. The microstructure study confirmed the amorphicity of the investigated alloy. The thermal stability was determined on the basis of DSC (Differential Scanning Calorimetry) plots. Also measurements were taken of the magnetic properties, such as magnetic susceptibility and magnetization as a function of temperature and magnetizing field. Findings: Samples of the investigated Fe82Zr7Nb2Cu1B8 alloy were found to be amorphous, both in the as-quenched state and after a multistage thermal annealing process. The sample with the lowest value of hyperfine field induction on the 57Fe was found to possess the lowest value of Curie temperature, it is related to the so-called invar effect. The sample of the investigated alloy that had been subjected to the annealing process, at temperatures of 573 K and 600 K for 15 minutes exhibits the biggest change in the magnetic entropy. Practical implications: The paper disscus the effect of heat treatment on the magnetic properties of Fe82Zr7Nb2Cu1B8 amorphous alloy. Originality/value: The paper presents some researches of the Fe-based amorphous alloys obtained by arc-melting high-purity component elements.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper we present results of the structure and soft magnetic properties investigations for the bulk amorphous (Fe0.6iCoo.ioZr0.o25Wo.o2Hfo.o25Tio.o2Bo.2o)96Y4 alloy after the solidification and annealing at 720 K for 15 min. We have stated that the as-quenched alloy is fully amorphous. However, from Mossbauer studies we have found that after the annealing a smali amount of the grain nuclei in the sample occurs. The investigated alloy is a soft magnetic ferromagnet. It shows relatively high initial (higher than for crystalline soft magnetic materials) and maximum susceptibility and Iow core losses. Moreover, the magnetic susceptibility increases and core losses decrease after the heat treatment of the sample. It is due to the stress relieving of the sample. Additionally, this alloy is characterized by good thermal stability of the magnetic susceptibility.
PL
W pracy są prezentowane wyniki mikrostruktury oraz tzw. miękkich właściwości magnetycznych masywnego stopu amorficznego (Fe0.6iCoo.ioZr0.o25Wo.o2Hfo.o25Tio.o2Bo.2o)96Y4 w stanie po zestaleniu i po obróbce cieplnej w temperaturze 720 K przez 15 min. Na podstawie badań mosbauerowskich stwierdzono, że stop po zestaleniu jest w pełni amorficzny, natomiast po obróbce cieplnej w temperasturze 720 K przez 15 min. pojawia się niewielka ilość zarodków fazy krystalicznej. Badany stop jest ferromagnetykiem miękkim i wykazuje względnie dużą podatność początkową (wyższą niż miękkie magnetycznie materiały krystaliczne), dużą maksymalną podatnością magnetyczną i małe straty na przemagnesowanie. Po obróbce cieplnej, w wyniku odprężenia, próbki obserwuje się wzrost podatności magnetycznej i zmniejszenie strat na przemagnesowanie. Należy podkreślić, że stop (Fe0.6iCoo.ioZr0.o25Wo.o2Hfo.o25Tio.o2Bo.2o)96Y4 charakteryzuje się stabilnością termiczną podatności magnetycznej.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper we present the results of microstructure, thermal stability and magnetic properties studies for the bulk amorphous Fe6iCoioZr2.5Hf2.5W2Y2B2o alloy in the form of plates 0.5 mm in thickness prepared at different cooling rates (in a mould cooled with water and without cooling with water). We have stated that the investigated alloy exhibits good glass-forming ability. The amorphous plates obtained at larger cooling ratę show a slightly higher crystallization temperaturę. SEM micrographs on the fraction surface of the plates reveal parallel and curved bands. The chemical composition on the fraction surface determined from EDS studies is close to the nominał composition of the alloy. The amorphous plates prepared at larger cooling ratę exhibit better soft magnetic properties.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury, stabilności termicznej i właściwości magnetycznych masywnego stopu amorficznego Fe6iCoioZr2.5Hf2.5W2Y2B2o w postaci płytek o grubości 0,5 mm. Próbki przygotowano techniką szybkiego chłodzenia (w formie chłodzonej wodą i bez chłodzenia). Otrzymany stop wykazywał dobrą zdolność do zeszklenia. Amorficzne płytki wytworzone z większą szybkością chłodzenia cechowały się nieco wyższą temperaturą krystalizacji. Na obrazach struktury przełomów płytek uzyskanych za pomocą mikroskopu skaningowego widoczne są liniowe równoległe i zakrzywione pasma. Analizę chemiczną składu stopu wykonano metodą EDS, skład otrzymanych próbek był zgodny ze składem nominalnym. Amorficzne płytki wykonane z dużą szybkością chłodzenia wykazywały lepsze miękkie właściwości magnetyczne.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The microstructure and mechanical properties, such as hardness and abrasive resistance, for the amorphous Fe60Co5Zr8Mo5W2B20 samples in the form of plate and rod have been investigated. We have stated that the samples obtained by a suction-casting method were fully amorphous. Moreover, from Mössbauer spectroscopy studies we have found that the amorphous rod is more homogenous than the plate. It is due to different quenching rates in the layers located near the surface and inside the samples. Hardness on the side surface of the plate or rod are almost the same in different measured points. However, hardness in the cross-section of the rod exhibits the maximum value near its surface. It is worth noticing that hardness of the amorphous samples is about twofold larger than for crystalline ingots. Wear resistance of the outer layer is smaller than for layers located near the centre of the sample.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.