'
Пустовойт В.Н., Долгачев Ю.В., Приходько С.В.
ОБЗОР МЕХАНИЗМОВ ОБРАЗОВАНИЯ ФЕРРОМАГНИТНОЙ ФАЗЫ В НЕФЕРРОМАГНИТНОЙ МАТРИЦЕ *
Аннотация:
в данной статье рассматриваются механизмы образования зародышей ферромагнитного мартенсита в парамагнитной аустенитной матрице, а так же влияние внешнего магнитного поля на изменения в кинетике мартенситного превращения. Изучены особенности магнитного состояния аустенита, показана зависимость критического размера ферромагнитноупорядоченного нанокластера в парамагнитной матрице аустенита в зависимости от напряженности магнитного поля
Ключевые слова:
мартенсит, зародыш, магнитное поле, ферромагнитные кластеры, закалка
В настоящее время все чаще используются способы для воздействия на структуру внешней энергией магнитного поля для влияния на механизм и кинетику фазовых переходов с целью получения устойчивых изменений структуры и свойств, полезных для эксплуатации [1-4]. Одним из основных механизмом фазовых превращений в твердом состоянии является - мартенситное превращение [5-7]. Образование зародышей ферромагнитной фазы в парамагнитной матрице и влияние оказываемое внешним магнитным полем на этот процесс будет рассматриваться для случая γ→α перехода. В работе [8] описывается два случая образования ферромагнитной фазы. Рассмотрим их немного подробнее. Если исходной фазой является железоуглеродистый аустенит, то его парамагнитное состояние в макромасштабе характеризуется полным разупорядочением электронных спинов, при этом свободная энергия минимальна. Изменение магнитных свойств γ-фазы связано с самопроизвольным возникновением флуктуаций дальнего ферромагнитного порядка («роев» спинов). «Рои» спинов представляют собой малые (однодоменные) ферромагнитные области, возникающие и аннигилирующие по статическим законам. Эти области называют ферромагнитными клатерами, что подчеркивает их флуктуациионный характер [3]. В работе Ромашева Л.Н. [9] имеются данные о том что, наличие ферромагнитных кластеров в аустените, обусловлено проявлением в микрообъемах с концентрационной неоднородностью (обогащенных атомами ферромагнитных веществ) положительного обменного взаимодействия, приводящего к установлению ферромагнитного порядка при температурах выше точки Кюри аустенита ~ 180К. (или выше Тγ→α для сталей, испытывающих при охлаждении γ→α превращение с образованием ферромагнитной α-фазы). При этом суперпарамагнитные свойства аустенита рассматриваются как проявление суперпарамагнетизма, обусловленного магнитной неоднородностью вещества вблизи критической температуры (например, точки Кюри или Мн - температура начала превращения аустенита в мартенсит). При наложении внешнего магнитного поля в результате суперпозиции обменного и магнитного взаимодействий происходит дополнительное упорядочение магнитных моментов, что способствует увеличению устойчивости (времени релаксации) и мгновенной концентрации ферромагнитноупорядоченных участков. Ферромагнитные кластеры, воспринимая энергию внешнего магнитного поля через магнитострикционные напряжения, изменяют поле упругих сил в микрообъемах атомной решетки матрицы и этим способствуют снижению энергетического барьера для образования зародышевого центра критического размера. Размер кластера зависит от напряженности магнитного поля. Это объясняется тем, что каждой величине напряженности поля отвечает минимальный размер области со спиновым порядком, способной воспринимать энергию этого поля через магнитострикционные напряжения, что делает эту область возможным зародышем критического размера. Экспериментально определено, что функция Ланжевена, описывающая относительную намагниченность для суперпарамагнитного состояния, оказывается приемлемой для расчетов в интервале напряженностей поля от 0,6 до 23,7 МА/м.) Это связано с тем что, существует минимальный критический размер кластера ~ 0,66 нм. При меньших размерах однодоменная область становится неустойчивой, т.е. обменные силы в этом случае не способны поддерживать спонтанную намагниченность и магнитное упорядочение. При напряженности поля меньше 0,6 МА/м определение размера кластера становится нереальным из-за гиперболического характера функции Ланжевена. На рис. 1 показана зависимость размера кластера от напряженности магнитного поля
Номер журнала Вестник науки №9 (9) том 1
Ссылка для цитирования:
Пустовойт В.Н., Долгачев Ю.В., Приходько С.В. ОБЗОР МЕХАНИЗМОВ ОБРАЗОВАНИЯ ФЕРРОМАГНИТНОЙ ФАЗЫ В НЕФЕРРОМАГНИТНОЙ МАТРИЦЕ // Вестник науки №9 (9) том 1. С. 240 - 241. 2018 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/532 (дата обращения: 28.03.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2018. 16+
*