Эволюция структуры, коррозионно-электрохимическое поведение и магнитные свойства наноструктурируемых сплавов Fe-Si-B-Nb-Cu, легированных хромом и фосфором

• Автор: Гаврилов, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Аморфное состояние сплавов на основе железа
1.2. Процессы структурной релаксации и формирование 18 нанокристаллической структуры сплавов системы Ре-БКВ-ЫЬ-Си, легированных фосфором или хромом
1.3. Химический состав поверхности и структурные изменения в 28 процессе релаксации в поверхностном слое сплавов на основе
системы Ре-БЕВ-Мз-Си
1.4. Коррозионное поведение сплавов системы Ре-БЕВ-Мз-Сн, 31 легированных фосфором или хромом
1.5. Влияние процессов коррозии на магнитные свойства сплавов 38 Ре-БЕВ-Мз-Си, легированных фосфором или хромом
1.6. Защитные слои и покрытия на поверхности сплавов на основе 47 железа
1.7. Заключение
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Рентгеновская дифракция и мёссбауэровская спектроскопия
2.2. Вторичная ионная масс-спектрометрия и оже-спектроскопия
2.3. Просвечивающая электронная микроскопия
2.4. Ускоренные коррозионные испытания, хронопотенциометрия 56 и потенциодинамическая вольтамперометрия
2.5. Электрохимическое анодное оксидирование
2.6. Измерение магнитных свойств
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Исследование структуры сплавов Ре-БЕВ-МЬ-Си-Р и Ее-Б1-В
Мэ-Си-Сг и химического состава поверхности лент.
3.1.1. Анализ структурного состояния сплавов методами 63 рентгеновской дифракции и электронной микроскопии
3.1.2. Результаты изучения тонкой структуры сплавов методом 66 ядерного гамма-резонанса (мессбауэровская спектроскопия)
3.1.3. Распределение элементов в приповерхностных областях 75 лент сплавов БМ(Р) и ГМ(Сг) при низкотемпературном отжиге

3.2. Особенности и закономерности коррозионно-электрохимического поведения сплавов Бе-ЗСВ-Мэ-Си-Р и Ее-Бн В-ЫЬ-Си-Сг в процессе эволюции структуры
3.3. Влияние анодного оксидирования на свойства наноструктурированных сплавов Ре-8РВ-М>Си-Р и Ре-ЭРВ-М)-Си-Сг
3.3.1. Влияние анодного оксидирования и режимов изотермического отжига на свойства наноструктурируемого сплава Ее-8г-В-№>-Си-Р
3.3.2. Влияние анодного оксидирования и режимов изотермического отжига на свойства наноструктурируемого сплава Бе-8ьВ-МЬ-Си-Сг
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Изображение структуры сплавов ЕеузпДЗз.зСиодЫЬгдРзд и Ре7зд8цз,бВ7 зСиодМдСрд, полученных методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ)
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Распределение элементов на свободной поверхности лент сплава Ре75>б81ц;4В5.5Сио,82!9Рз,8 (увеличенный масштаб)
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Петли гистерезиса для сплава ЕебЗцВзСио.зМъдРз,« после термообработки неоксидированных предварительно оксидированных образцов ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Количественная оценка результатов коррозионных испытаний сплавов БМ(Сг) и БМ в растворе 0,1 М Иа2804 ПРИЛОЖЕНИЕ Д
Петли гистерезиса для сплава БедЗцзДзСиоДЧЬгСги после термообработки неоксидированных предварительно оксидированных образцов
ВВЕДЕНИЕ
Наноструктурируемые аморфные сплавы системы Ре-БиВ-Си-Мэ (типа Ртетеф были синтезированы более 20 лет назад, но интерес к изучению структуры и свойств этих промышленных магнитно-мягких материалов не ослабевает и до настоящего времени. Причиной этого являются высокие технологические свойства и уникальные гистерезисные характеристики, сопоставимые с лучшими аморфными и кристаллическими сплавами, в том числе с электротехническими сталями.
Механизм формирования наноструктуры и магнитных свойств сплавов системы Ре-БРВ-Си-МЬ подробно описан в большом количестве публикаций, считается общепризнанным и по существу определяется ролью каждого из компонентов, входящих в состав сплава, в образовании аморфнокристаллической структуры в процессе термической обработки.
В настоящее время основными направлениями исследований этой системы являются:
1) изучение влияния частичного замещения базовых компонентов другими (Ре на Мп или №; N6 на А1; 81 на ве и др.) на процесс нанокристаллизации и магнитные свойства;
2) поиск состава композиций, сочетающих высокий уровень магнитных свойств с коррозионной стойкостью.
Последнее представляется наиболее актуальной проблемой, поскольку при воздействии коррозионной среды, в том числе в процессе эксплуатации в индустриальных средах, загрязненных 802, наблюдается значительное ухудшение магнитного насыщения сплавов.
Решение проблемы ограничения влияния коррозионной среды на магнитные свойства сплавов большинство исследователей видят в частичном замещении железа хромом (4-25 ат. %). Однако хром не является ферромагнетиком и его присутствие даже в небольшом количестве (4 ат. %) вызывает ухудшение не только магнитных характеристик сплавов, но и

атомов меди, что в свою очередь приводит к увеличению движущей силы образования кластеров [28]. Однако основной целью введения хрома в состав сплавов является повышение их коррозионной стойкости. Вместе с тем при выборе оптимальной концентрации хрома определяющим должно быть -сохранение гистерезисных характеристик как непосредственно после нанокристаллизации, так и в процессе эксплуатации в промышленных средах, загрязненных БСЬ. Установлено, что увеличение концентрации Сг от 2 до 4 ат. % [26, 28, 64] вызывает облагораживание потенциала коррозии (в 0,1 моль/л как в аморфном, так и в нанокристаллическом состоянии,
увеличивает склонность сплавов к пассивированию. Чем выше концентрация хрома, тем меньше толщина пассивной пленки, что является, по мнению авторов [52], следствием быстрого аккумулирования пассивационной способности хрома.
Экспозиция в растворе 0,1 моль/л Ма2804 нанокристаллизованных сплавов, содержащих от 4 до 6 ат. % Сг, в течение 1000 часов показала, что коррозионные процессы, протекающие на поверхности лент, не оказывают влияния на магнитные характеристики [14]. Вместе с тем при концентрации Сг более 4 ат. % коррозионная стойкость практически не меняется (рисунок 1) [28, 52, 64]. Считают, что эта концентрация является минимальной для
достаточного обогащения поверхности хромом, как при отжиге, так и при испытаниях в коррозионной среде для образования устойчивых оксигидратных пассивных пленок на основе Сг [52], которые формируются вследствие обогащения им поверхности сплава за счет растворения других компонентов. Чем больше начальная концентрация хрома, тем быстрее система достигнет минимальной концентрации, необходимой для формирования пассивной пленки.