Объёмно-аморфные сплавы на основе железа и кобальта: получение, строение, свойства

Объёмно-аморфные металлические стекла (bulk metallic glasses - BMG) являются объектами с уникальными магнитными, механическими и антикоррозионными свойствами. Они существенно превосходят кристаллические аналоги и могут быть использованы при работах в химически агрессивных средах и в сложных климатических условиях. Например, металлические стекла на основе кобальта обладают прекрасными магнитомягкими свойствами (индукция насыщения достигает значений Bmax = 1 Тл при коэрцитивной силе Hc = 0.7 А/м; у этих же сплавов в кристаллическом состоянии Bmax = 0.2 Тл при Hc > 100 А/м). Кроме того, данные BMG характеризуются сверхвысокими значениями сопротивления излому на уровне 4250-4450 МПа и пластической деформации в 0.6-1.3 % (у кристаллических аналогов данные параметры в 4-5 раз меньше). Магнитомягкие BMG на основе железа обладают еще более высокими значениями механических характеристик. Однако широкое применение BMG ограничено неустойчивостью аморфного состояния, которое может кристаллизоваться при определенных внешних воздействиях. В настоящем проекте предлагается получение стабильных объёмно-аморфных сплавов на основе железа и кобальта в виде цилиндров диаметром до 4 мм. Составы сплавов FeNiBSiNb и CoFeBSiNb будут подобраны так, чтобы обеспечить максимальную температуру Кюри и минимальную коэрцитивную силу в аморфном состоянии. Для повышения стеклообразующей способности сплавов будут использованы легирующие добавки (до 2 ат.%), выбранные по критериям А. Иноэ и на основе наших предыдущих работ - это Ga и Nd. Новая научная идея, предлагаемая в проекте, – небольшие добавки определенных металлов способны существенно увеличить стеклообразующую способность объёмно-аморфных сплавов железа и кобальта. В основе этой идеи лежит экспериментально установленный факт образования направленных связей между атомами легирующих элементов и атомами простых и 3d-переходных металлов в жидком состоянии. Появление в расплавах комплексов с направленными связями затрудняет его кристаллизацию и способствует переходу в аморфное состояние. При выполнении проекта будут получены новые экспериментальные данные о структуре и физико-химических свойствах (плотности, электросопротивлении, вязкости и магнитной восприимчивости) сплавов FeNiBSiNb и CoFeBSiNb в кристаллическом, жидком и аморфном состояниях. Будут оценены параметры, влияющие на стеклообразующую способность данных сплавов, установлены стабильные и метастабильные фазы, возникающие на разных этапах кристаллизации. По окончании проекта будут определены оптимальные составы и температурные режимы подготовки расплавов к закалке, что позволит предложить новые материалы для электротехники и радиоэлектроники.