13088

13088

بررسي اثر افزودني فسفر و شرايط فرآيند بر ريز ساختار و خواص مغناطيسي آلياژهاي ميكرو ساختار و نانوساختار پايه آهن

دكتري

مواد و متالورژي

خردادماه 1393

خردادماه 1393

دكتر علي بيت اللهي - دكتر بيژن افتخاري يكتا

دكتر رضا غلامي پور

چكيده هدف از تحقيق حاضر، بررسي اثر افزودني فسفر بر خواص مغناطيسي و ريزساختار آلياژهاي نرم مغناطيسميكرو ساختار و نانو ساختار برپايه آهنبوده است. بر همين اساس آلياژهاي ميكرو ساختار at. %P36/0Fe-،at. %P 7/ 0 Fe- وat. %P1/ 1Fe-با استفاده از فرآيندهاي ذوب و ريخته گري تهيه و سپس با استفاده از فرآيندهاي نورد داغ و سرد به شكل ورقهاي با ضخامت 3/0ميلي متر تهيه شدند و سپس در محدوده دمايي 800- 1000ºC و 500 - 600ºC در دو مرحله و در كوره هاي خلأtorr 10-10عمليات حرارتيشدند. نتايج حاصل از ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني عبوري نشان داد كه نمونه هاي دو مرحله عمليات شده همگي عاري از فازدوم و رسوبات فسفيدي بوده و همچنين با افزايش مقدار فسفر در تركيب آلياژ از at.% P36/0 به at.% P1/1 ميانگين اندازه دانه ها افزايش يافت. اندازه گيري هاي حلقه هيسترزيس مغناطيسي نشان داد كه پس از انجام عمليات حرارتي دو مرحله اي، بزرگي نيروي وادارندگي به طور قابل ملاحظه اي كاهش يافت. همچنين مقادير B50(T74/1-6/1) نيز در نمونه ها با افزايش مقدار فسفر افزايش يافت. افزايش مقادير B50 به بهبود جهت گيري ترجيهيدر نمونه ها نسبت داده شد. همچنين اندازه گيري اتلاف هسته اي مغناطيسي در T 1/400Hzنشان داد كه اتلاف هيسترزيس و اتلاف جريانهاي گردابي با افزايش مقدار فسفر در نمونه ها كاهش يافتند. كاهش اتلاف هيسترزيس به افزايش اندازه دانه ها ، كاهش نيروي وادارندگي و بهبود جهت گيري ترجيهيو كاهش اتلاف جريانهاي گردابي به افزايش بزرگي مقاومت ويژه الكتريكي در اثر افزايش مقدار فسفر نسبت داده شد. بدين ترتيب نشان داده شد كه آلياژ داراي بيشترين مقدارفسفر(at. %P1/1Fe-)داراي كمترين مقداراتلاف هيسترزيس6.99W/kg، كمترين مقدار اتلاف جريانهاي گردابي9.25W/kg و همچنين بيشترين مقدار القاي مغناطيسي B50 (T 74/1)در بين تمامي نمونه هاي مطالعه شده بود. همچنين در اين تحقيق اثر فسفر بر ريز ساختار و خواص مغناطيسي آلياژهاي نانوساختاربا تركيب Fe84.3Si4B8P3Cu0.7وFe85Si2B8P4Cu1مطالعه گرديد .آنيلينگ سريع نوارهاي آمورف به ترتيب بالاي دماي ºC420و 389 موجب تشكيل نانو بلورهاي (Si)α-Fe در اندازه هايnm 10- 15در زمينه آمورف شد.با استفاده از مطالعات ريزساختاري توسط آناليز اتم پروب 3 بعدي و HRTEMنشان داده شد كه فسفر و بور به ندرت در فاز نانوساختار(Si)α-Feمتبلورشده، بلكه در فاز آمورف باقيمانده رسوب كرده اند. همچنين به نظر مي رسد كه تشكيل خوشه هاي مس در حالت آمورف محرك شكل گيري ساختار نانوكريستالين بوده است. به نظر مي رسد كهكريستالهاي اوليه α-Feدر اندازه هايnm 5-3در حالت آمورف نيز به جوانه زني فاز نانو كريستالين كمك كرده اند.پلاريزاسيون اشباع مغناطيسي از حدود Js=1/55 Tبراي نمونه آمورف به Js=1/76 Tبراي نمونه هاي آنيل شده و با ساختار نانوكريستالين افزايش يافت. كمترين نيروي وادارندگي براي اين سيستمهاي آلياژي A/m30- 20 بود.