Диффузия никеля в поликристаллическом кобальте, намагниченном внешним постоянным магнитным полем

• Автор: Миронов, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЪЕМНАЯ И ЗЕРНОГРАНИЧНАЯ ДИФФУЗИЯ ПРИМЕСИ. ДИФФУЗИОННАЯ МАГНИТНАЯ АНОМАЛИЯ
1.1. Уравнения диффузии и его решения
1.2. Современные модели диффузии по границам зерен
1.2.1. Граничная диффузия в бикристалле с плоской границей зерна
1.2.2. Зернограничная диффузия в поликристаллических веществах
1.3. Диффузия во внешних силовых ПОЛЯХ
1.3.1. Диффузия в присутствии постоянной движущей силы
1.3.2. Влияние постоянного магнитного поля на диффузионные процессы в металлах
1.4. Некоторые возможные механизмы влияния внешнего ПМП на диффузию
1.5. ’’Диффузионная магнитная аномалия” в ферромагнитных металлах (Же, Со, N1)
1.5.1. Диффузия по объему вблизи точки Кюри матрицы
1.5.2. Модели диффузионной магнитной аномалии
1.5.3. Диффузия никеля и самодиффузия в кобальте
1.5.4. Диффузия по границам зерен в поликристаллическом кобальте
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Подготовка образцов
2.3. Диффузионные отжиги во внешнем постоянном магнитном поле
2.3.1. Установка для отжигов в магнитном поле
2.3.2. Режимы диффузионных отжигов в магнитном поле
2.4. Метод радиоактивных изотопов
2.4.1. Методика расчета коэффициентов объемной диффузии
2.4.2. Методика расчета параметров зернограничной диффузии

2.5. Точность метода определения параметров диффузии характерных для метода интегральной остаточной активности образца
2.5.1. Систематическая погрешность измерения коэффициента диффузии, связанная с конечностью линейного коэффициента поглощения излучения изотопа диффузионной матрицей
2.5.2. Ошибка, связанная с конечной толщиной снимаемых слоев и их непаралледьностью и рельефностью поверхности
2.5.3. Ошибка, связанная с неправильностью определения типа источника диффузии
2.6. Точность метода
2.7. Исследование изменений структуры кобальта в ИМИ
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Температурная и полевая зависимость коэффициента объемной диффузии 631М в поликристаллическом кобальте
3.2. Температурная и полевая зависимость параметра зернограничной диффузии 63М в поликристаллическом кобальте
3.3. Влияние внешнего ПМП на структуру образцов поликристаллического кобальта

3.4. Модель влияния внешнего ПМП на диффузию № в
поликристаллическом кобальте
3.4.1. Модель влияния внешнего ПМП на объемную диффузию 63№ в поликристаллическом кобальте
3.4.2. Модель влияния внешнего ПМП на зернограничную диффузию 63№ в поликристаллическом кобальте
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение
Современная техника, требующая разработки новых материалов, способных эксплуатироваться в условиях сложного полевого, температурного, радиационного и других видов воздействий, активно использует различные сплавы на основе ферромагнитных материалов (железо, кобальт, никель). Большую роль в формировании их физико-механических свойств играет диффузия (в том числе и по границам зерен), контролирующая такие процессы в твердом теле, как пластическая деформация, старение, коагуляция и т.д. Кроме того, диффузия является основой многих широко используемых технологий, например, цементации, азотирования сталей, диффузионной сварки, спекания порошков.
Внешние воздействия, к которым можно отнести однородное достоянное магнитное поле (ПМП), могут заметно изменять скорость протекания диффузии, тем самым меняя распределение концентрации диффундирующего элемента в материале матрицы, что влияет на ее физические свойства. Изменяя напряженность внешнего ПМП возникает возможность управления распределением концентрации диффундирующего элемента в ферромагнитной матрице, и следовательно, получать материал с заданными физико-механическими свойствами. Это обстоятельство создает важные предпосылки для разработки методов целенаправленного воздействия на диффузионные процессы в твердых телах.
Таким образом, изучение диффузии в магнитном поле имеет большую практическую значимость. Вместе с тем оно имеет важное научное значение, поскольку исследование диффузии в ферромагнетике в присутствии внешнего магнитного поля дает информацию о степени влиянии обменного взаимодействия, величине и природе атомных магнитных моментов, величине эффективных полей в ферромагнетике. Кроме того задача описания поведения примесного атома в решетке растворителя в условиях внешнего воздействия является фундаментальной задачей физики твердого тела.
Экспериментальные данные дают представление о характере и степени влияния магнитного поля на распределение концентраций разных диффузантов в ферромагнитной матрице, что позволяет сделать предположения о его возможных физических механизмах. Однако, число таких механизмов, действующих одновременно, может

где 14+ - число атомных магнитных моментов направленных вправо, N. - число магнитных моментов направленных влево, N - полное число атомов или магнитных моментов атомов.
Ручем и Жирифалько [1] была предложена формула, связывающая КД с параметром упорядочения К
Б = 0Г%хр

рага 1+а11 (Т)
(1.46)
где а - константа зависящая от обменного интеграла.
Про внесении образца в МП происходит изменение соотношения Ы+ и N.. что приводит к изменению Л, а следовательно и к изменению КД. В [65 - 66] выполнены оценки параметра Я при включении такого МП, при котором образец находится в состоянии насыщения, т.е. в области больших значений напряженности ПМП (Н=5-7 кЭ), используя справочные данные и предполагая неизменность обменного взаимодействия с учетом данных работы [66] по КД в поле и без, установлено, что Лн = 0,417 (Н=5кЭ, Т=730 °С). Справочные данные по относительной намагниченности насыщения при указанной температуре составляет Л=0,457 [1], что близко к приведенному вьгше значению.
Таким образом, в области напряженностей МП ~5-7 кЭ, т.е. в области полей насыщения намагниченности, реализуется данный механизм и этим объясняется спад ГЛДН) при Н-»Ннас ~ 5 кЭ.
Прц внесении ферромагнетика в ПМП в последнем возникают магнитострик-ционные деформации [75-85]. Известно [79], что константы магнитострикции железоникелевых сплавов при изменении состава и температуры имеют максимум в области Т-500-600 ЮС и Н-400-9ШЭ. В этом случае на каждый атом будет действовать сила, которая согласно закону Гука будет направлена противоположно смещению атома и равна
Р= - ЕБЯ, Л,—А// /. (1.47)
Оценки (66], с учетом [86, 87] дают Р-Ю'10 дн, что на 4 - е порядка выше, чем значение силы, необходимого, согласно Кузьменко [4], для экспериментального обнаружения эффекта. Выполненная автором оценка диффузионных потоков показывает,