Наноархеология структурных доменов в аморфных металлических лентах состава Fe67Co10Cr3B15Si5
Автор: Мария Малютина
Руководитель: Просекина Ирина Геннадьевна
Достижения: победа там, победа здесь
В настоящее время ближний порядок в аморфных металлических сплавах таит в себе еще гору загадок и возможностей. Один из современных сплавов с разумными скоростями охлаждения и с устойчивой аморфной структурой имеет состав Fe67Co10Cr3B15Si5. Этот материал уникальным образом сочетает в себе отличные упругие и магнитные характеристики и предоставляет богатые возможности обработки для придания ему исключительных свойств.
Наиболее простыми способами воздействия на характеристики материалов были и остаются отжиг, повторный отжиг, способ охлаждения (быстрое или медленное) и поскольку материалы магнитные, то наличие магнитного поля в ходе этих процессов. При этом измерение новых свойств обработанных материалов не вызывает затруднений. Однако что именно происходит с атомами, составляющими образец, как они перестраиваются, как перемещаются и разрастаются области кристалличности выяснить не так однозначно. Еще более трудно согласовать одно с другим и найти принципы самоорганизации материи. От этого уже в свою очередь зависят свойства.
Поэтому образцы мы стали подробно изучать с помощью СЗМ, и возникла идея посмотреть на то, что творится не только на их поверхности, но и в объёме образцов. Так появилась наноархеология. Ведь при толщине в 25 мкм располагается примерно около 25000 различных атомов, и как мы увидели отнюдь не беспорядочно, а образуя определённые зоны кристалличности в зависимости от вида обработки. Для этого мы использовали травление, интересуясь с одной стороны местонахождением атомов железа, хрома и кобальта, а с другой расположением островков кристалличности. Анализ около 20 снимков рельефа поверхности образцов без травления и около 30 снимков того, что происходит в глубине при травлении медным купоросом и хлоридом железа, позволил нам разобраться со структурой данного материала не только поверхностно, но и в объеме.
Целью исследования являлось детальное изучение структурного упорядочения в аморфных металлических лентах, подвергнутых различным видам обработок (отжиг при заданных температурах без/с магнитным полем, двойной отжиг без/с магнитным полем).
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- Исследование образцов частично кристаллизованных в магнитном поле с помощью СЗМ NANOEDUCATOR в режиме атомно - силовой микроскопии.
- Детальное сравнение особенностей кристаллизации в присутствии магнитного поля и без него.
- Травление образцов медным купоросом и хлоридом железа, описание результатов травления и получение изображений в объеме структур с помощью СЗМ NANOEDUCATOR.
- Изучение петлей гистерезиса данных образцов.
Все они были успешно решены. Сканы образцов, полученных при кристаллизации в магнитном поле позволили выявить несколько необычных особенностей возникающих структур и сформулировать новую гипотезу - магнитная доменная структура и области кристалличности в аморфных металлических лентах, подвергнутых термообработке, связаны. Факт того, что границы магнитных доменов проходят в местах дефектов кристаллических структур, хорошо известен, это означает, что наиболее выгодная конфигурация доменов в реальном кристалле подстраивается под жёсткую кристаллическую структуру. Мы же предполагаем существование противоположного явления: подстройка кристаллической структуры под магнитные домены.
Образец аморфных металлических лент, протравленный в медном купоросе в течение 1 мин