تاثير روش حرارت دهي ژول بر ساختار، تحولات فازي و خواص مغناطيسي نوارهاي نانو ساختار Fe71Si13.5B9Nb3Cu1Al1.5Ge1

Influence of Joule Heating Method on Structure, Phase Transformation and Magnetic Properties of Nanostructured Fe71Si13.5B9Nb3Cu1Al1.5Ge1Ribbons

آلياژهاي نانو بلورين نرم مغناطيس پايه آهن داراي خواص نرم مغناطيسي مانند القاي مغناطيسي و نفوذپذيري بالاتر، مگنتواستريكشن، وادارندگي و انيزتروپي پايين تري در مقايسه با آلياژهاي مشابه در فاز آمورف هستند. اين خواص مغناطيسي مطلوب كاربرد اين مواد را در ابزارهاي مغناطيسي يا سنسورها بر اساس اثر امپدانس مغناطيسي را افزايش مي دهد.در مقاله حاضر تاثير عمليات حرارتي سريع بر ساختار و خواص مغناطيسي نوارهاي آمورف Fe71Si13.5B9Nb3Cu1Al1.5Ge1، تهيه شده بروش انجماد سريع چرخ مذاب مورد بررسي قرار گرفته است. نوارهاي آمورف تهيه شده تحت عمليات حرارتي سريع به روش حرارت دهي ژول با عبور جريان در شدت هاي مختلف (1/3A و 1/1A و 0/9A) تحت خلاء 10(-2) mbar براي زمان 30 ثانيه قرار گرفته اند. جهت بررسي ساختار بلوري، تحولات فازي و خواص حرارتي نمونه ها قبل و بعد از فرآيند عمليات حرارتي سريع از تكنيك پراش اسعه ايكس (XRD) و آناليز حرارتي روبشي (DSC) استفاده شد و ارزيابي خواص مغناطيسي در كليه نمونه ها توسط اثر ابرامپدانس مغناطيسي (GMI) و دستگاه منحني نگار هيسترزيس (VSM) و تصوير برداري به وسيله ميكروسكوپ نيروي مغناطيسي (MFM) صورت پذيرفت. نتايج بدست آمده حاكي از تشكيل فاز نانوبلور Fe-Si در اثر عمليات حرارتي در يك زمينه آمورف مي باشد. افزايش جريان الكتريكي اعمالي به هنگاه عمليات حرارتي منجر به رشد دانه و همچنين تشكيل فاز سخت مغناطيس Fe-B گرديد. با تشكيل فاز سخت مغناطيس Fe-B و رشد دانه ها اندازه بزرگي GMI كاهش يافت. نتايج بدست آمده از دستگاه منحني نگار هيسترزيس نشان مي دهد كه با افزايش شدت جريان اعمالي، افزايش مقدار آهنربايش اشباع تا شدت جريان 1/1A يه مقدار حداكثر 1/3T در نمونه ها مشاهده مي شود. در تصوير برداري به وسيله ميكروسكوپ الكتروني مغناطيسي (MFM) ملاحظه شد كه با افزايش شذت جريان عمليات حرارتي تا ضدت جريان 1/3A در نمونه ها ساختار نظم سامانه ها به هم ريخته و سامانه ها شكلي پيچ در پيچ و نامنظم پيدا مي كنند. در پايان در اين مقاله ارتباط بين ساختار و خواص مغناطيسي نمونه هاي تهيه شده مورد بحث قرار گرفته است.

In this work, we have studied the effect of rapid thermal annealing on structure and magnetoimpedance effects and magnetic properties of rapidly quenched Fe71Si13.5B9Nb3Cu1Al1.5Ge1 alloys prepared by single roller melt spinning process. The nanocrystallization process was carried out by the heat-treatment of asspun ribbons by joule heating method at constant current of 1.1 A, 10,20,30 and 60 seconds in a vaccum furnace. X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), vibrating sample measurement (VSM) and magnetoimpedance (MI) measurements were conducted on the as-quenched and heat-treated alloys to investigate the structural, thermal and magnetic properties. The removal of stress and the set up of nanocrystallization during the dc-joule heating process gave rise to a higher of magnetoimpedance ratio (MIR%) as confirmed by our XRD results. However increase in applied time and current during the dc-joule heating treatment has led to grain growth and also establishment of Fe-B hard magnetic phase. GMI amount, decreased by grain growth and the presence of hard magnetic Fe-B phase and also magnetic force microscopy (MfM) illustrations has shown the disordered domains and distorted structure as well. Finally, relationship between structure and magnetic properties of specimen has been investigated in various samples.