اثر فرآیند پرس گرم بر ریزساختار و خواص مغناطیسی آلیاژ نانو بلورین فاینمت

نویسنده

Material Science, Young Researchers and Elite Club, Najafabad Branch

چکیده

در پژوهش حاضر، هسته?های نرم مغناطیسی نانوبلورین فاینمت با استفاده از فرآیند پرس گرم شکل?دهی شد و امکان افزایش ضخامت هسته?ها با استفاده از این روش بررسی گردید. همچنین تاثیر فرآیند پرس?گرم بر ریزساختار و خواص مغناطیسی پیش ماده آمورف بررسی و با روش متداول عملیات حرارتی مورد مقایسه قرار گرفت. به این منظور، ابتدا آلیاژ فاینمت با استفاده از روش ریسندگی?مذاب به صورت نوارهای آمورف تولید و �رفتار حرارتی آلیاژ آمورف فاینمت و تبلور فاز نانو بلور به کمک آنالیز گرماسنجی تفاضلی روبشی مطالعه گردید. به این ترتیب، دمای مناسب تبلور فاز آمورف حدود C˚۵۵۰ تعیین و خواص نرم مغناطیسی نمونه?ها توسط دستگاه مغناطش?سنج گرادیان نیروی متناوب بررسی گردید. به?منظور تبلور فاز نانوبلورین از بستر آمورف، عملیات حرارتی (متداول) نوارها در دمای C˚۵۵۰ به ?مدت ۳۰ دقیقه تحت اتمسفر کنترلی آرگون- هیدروژن (%3۰ 2H �و %70 Ar) و فرآیند پرس?گرم نیز تحت همان اتمسفر و دما، به ?مدت 60 دقیقه با اعمال فشار MPa 100 انجام شد. فازهای تشکیل شده توسط آنالیز پراش سنجی پرتو ایکس شناسایی و ریز?ساختار آلیاژ به?وسیله میکروسکوپ الکترون - روبشی مورد بررسی قرار گرفت. به این طریق مشاهده می?شود عملیات حرارتی باعث تشکیل بلورک?های نانومتری �?-FeSiمحصور در زمینه آمورف می?گردد. اندازه متوسط نانوبلورک?های ?-FeSi بعد از فرآیندهای عملیات حرارتی (متداول) و پرس?گرم به? کمک نرم افزار MAUD، به ترتیب nm17و nm12 محاسبه شد. نتایج حاصل نشان داد فرآیند پرس?گرم سبب کاهش موثر سایز بلورک?ها (نسبت به روش متداول عملیات حرارتی) می?شود. گرچه روش مذکور باعث افت خواص نرم مغناطیسی نوارهای نازک شده؛ اما خواص حاصل در محدوده نرم مغناطیس بسیار خوب (emu/g130 ~?، Oe8~Hc) می?باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Hot Pressing on the Microstructure and Magnetic Properties of the Nanocrystalline Finemet alloy

چکیده [English]

In the current study, nanocrystalline Finemet soft magnetic cores were processed and their thickness was improved by the hot pressing technique. Besides, the effect of hot pressing on the microstructure and soft magnetic properties of the amorphous precursor was compared with the conventional annealing method. First, amorphous Finemet ribbons were produced through the melt-spinning method. Thermal behavior of the amorphous Finemet ribbons and crystallization of the anocrystalline phase was studied by Differential Scanning Calorimetry. Thus, the proper crystallization temperature of the amorphous phase was specified about 550 ºC. To crystallize the nanocrystallime phase from the amorphous matrix, the produced ribbons were either annealed conventionally at 550 ºC for 30 min or hot pressed at the same temperature for 60 min, under a controlled H2/Ar atmosphere, a 30% H2, 70% Ar mixture. The formed phases were specified by X-ray diffraction, and microstructure of the formed alloy was evaluated by scanning electron microscopy. It was shown that, both methods result in the formation of α-FeSi nanocrystals embedded in an amorphous matrix. The average size of the formed α-FeSi nanocrystals was calculated by using the MAUD software, came out to be 17 and 12 nm, for annealed and hot pressed samples, respectively. Hence, hot pressing results in crystal size reduction, compared with the conventional annealing method. Moreover, this processing method can decrease the soft magnetic properties of the amorphous precursor. However, the produced cores exhibit good soft magnetic properties (Hc~ 8 Oe, σ~ 130 emu/g).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Finemet alloy
  • Soft magnetic alloy
  • Melt spin
  • Hot press