Аморфные металлы (Перевод с японского)

2)    сплавы Fe— Со — Ni с большим содержанием железа характеризуются высокими значениями магнитострикции и магнитной проницаемости;          

3)    сплавы Fe— Со — Ni с большим содержанием кобальта имеют близкую к нулю магнитострикцию и очень высокую магнитную проницаемость;

4)    сплавы Fe—Go—Ni с большим содержанием никеля имеют низкую температуруКюри и высокую магнитную проницаемость;

5)    сплавы на основе железа, содержащие хром и ванадий, имеют высокие значения остаточной индукции и высокую магнитную проницаемость.

Сказанное иллюстрируется рис. 5.42. Особенно перспективными являются сплавы, указанные в пп. 1 и 3, и сейчас все больше исследователей сосредоточивает на них свое внимание. сплавы п. I здесь в первую очередь важно не допустить стабилизации границмагнитныхдоменов (см. 5.5.4) и кристаллизации. Первоначально для этих целей предполагалось использовать отжиг и охлаждение в магнитном поле. При такой процедуре действительно удается избежать стабилизации доменов, при этом наводится значительная одноосная магнитнаяанизотропия и петля гистерезиса(В—Н) становится прямоугольной. Недостатком такой обработки является то, что при высокой максимальной проницаемости начальная проницаемость оказывается низкой¹. Следовательно, необходимы такие режимы термической обработки, которые устраняли бы стабилизацию границдоменов и не приводили бы к появлению одноосной магнитной анизотропии. Один из способов такой термообработки, как было в свое время предложено, заключается в проведении отжига выше температурыКюри с последующим быстрым охлаждением² (например, закалкой в воду). Однако температураКюри может лежать выше температурыкристаллизации данного сплава, поэтому во многих случаях такой отжиг становится невозможным. Поэтому необходимо подобрать такой состав сплава, чтобы выполнялось условие Тс <<Tх  (при этом, разумеется, составсплава должен быть таким, чтобы магнитострикция равнялась нулю). Совместная реализация этих двух условий — довольно трудная задача и единственный пока возможный путь, приводящий, правда, к снижению наряду с Тс и намагниченности насыщения, состоит в увеличении концентрации металлоидов в сплаве.

В табл. 5.1 приведены характеристики аморфных сплавов на основе кобальта с нулевой магнитострикцией, для которых выполняются оба вышеуказанные условия. Для сравнения приведены характеристикисплавов в которых впервые среди аморфных металлов была обнаружена нулевая магнитострикция.

В других сплавах, кроме выполнения вышеуказанных условий, реализуется дополнительные способы улучшения свойств: регулируется количество кремния и бора; проводится легирование никелем, молибденом и ниобием; в ряде сплавовжелезо частично заменяется марганцем; вводятся аморфизирующие элементы типа циркония.

Ленты из этих аморфных сплавов имеют приемлемую намагниченность насыщения и высокую магнитнуюпроницаемость и используются как материалы для высокочастотных устройств.

9.1.2. сплавы со сложными химическими составами Ограничиваясь только аморфными сплавами, получаемыми закалкой из жидкого состояния, можно сказать, что их фазовый состав никак не связан с диаграммой состояния. В отличие от кристаллических сплавов, в которых введение новых компонентов может сопровождаться значительными структурными изменениями, аморфные сплавы всегда представляют собой однофазный твердый раствор, что является их особым достоинством. Чистые аморфные металлы, в отличие от аморфных сплавов, содержащих большое число компонентов, при обычных температурах нестабильны, поэтому в дальнейшем мы будем говорить главным образом об аморфных сплавах. Компоненты аморфного твердого раствора могут качественно по-разному влиять на химические свойствасплава в целом. В частности, весьма важным обстоятельством является наличие металлоидов, в больших количествах содержащихся во многих аморфных сплавах. Можно уверенно говорить о том, что химические свойства аморфных сплавов определяются в .первую очередь их химическим составом. 9.2. КОРРОЗИЯ АМОРФНЫХ СПЛАВОВ 9.2.1. Аморфные сплавы на основе железа Скоростькоррозии Аморфные сплавыжелезо — металлоид, получаемые сверхбыстрым охлаждением и не содержащие других металлических элементов, кроме железа, обычно характеризуются довольно высокой скоростью коррозии по сравнению с чистым кристаллическим железом или сталью, что вызвано химической неустойчивостью их аморфного состояния. Однако замена в таких сплавах некоторой части железа хромомприводит к тому, что их коррозионная стойкость становится необычайно высокой, превышающей коррозионную стойкость нержавеющих сталей, высоконикелевых сплавов и других подобных материалов. Классические поляризационные кривые приведены на рис. У.5. Сначала кислород из воздухапереходит в водный раствор, после чего потенциалметалла повышается1 от потенциалакатода (—) до потенциалаанода ( + ). При этом течет «отрицательный» электрический ток, складывающийся из малого тока восстановления ионов кислорода и большого тока восстановления ионов водорода. Этот суммарный ток всегда отрицательный. Его протекание повышает электрический потенциал. По абсолютной величине этот ток невелик. Анодный ток, соответствующий анодному растворению, по абсолютной величине равен катодному току, а потенциал, отвечающий такому состоянию, является потенциалом коррозии. Так как во внешней цепи поддерживается равновесие, растворениеметалла начинается уже при электрическом потенциале, отвечающем точке2 3. Анодный электрический ток (ток коррозии) пропорционален скорости коррозионного растворения. Он «возрастает с увеличением потенциала. Диапазон потенциалов, соответствующий активному растворению металла, называется областью активного состояния. Когда окислительная сила раствора возрастает, окисленные ионы металла образуют оксиды, гидрооксиды и оксиды-гидрооксиды, покрывающие тонким слоем поверхность металла. При этом Скоростькоррозии может уменьшаться в несколько раз. Такое состояние металла называется пассивным состоянием, или пассивацией. Так как пассивное состояние возникает при большей окислительной силе, чем активное состояние, в пассивирующей пленке ионы металла обычно имеют большую степень окисленности, чем в активной области. Кроме того, если в растворе присутствуют, например, хлорид-ионы, разрушающие пассивирующую пленку, то в области потенциалов пассивации во многих металлах появляется описанная выше питтинговая КОРРОЗИЯ (выше потенциала, отвечающего точке 3). При значениях потенциала, превышающих потенциал в точке 4, вследствие сильного окисления ионы металла, формирующие пассивирующую пленку, еще больше окисляются и, если химические продукты такого окисления могут переходить в раствор, электрический ток растворения снова возрастает. Это состояние называется перепассивацией. При еще более высоких потенциалах происходит электролиз воды и выделяется газообразный кислород. Как следует из рис. 9.5,6, если максимальный ток в активном состоянии ip меньше катодного тока ic при данном потенциале, то потенциал снижается и положительный и отрицательный токи уравновешивают друг друга. В этом случае потенциалкоррозии существенно повышается, что соответствует пассивации металла или сплава. Таким образом, простым выдерживанием сплава в растворе можно перевести его в пассивное состояние. Этот процесс называют самопроизвольной пассивацией, или самопассивацией. Условия, обеспечивающие высокую коррозионную стойкость данного металла, сводятся к следующим. Во-первых, потенциал коррозии, соответствующий началу активного растворения /, должен быть высоким (если потенциалкоррозии высокий, то Скорость коррозии низка; желательно, в частности, чтобы потенциалкоррозии находился в области потенциалов пассивации, так как в этом случае возможна самопассивация). Во-вторых, потенциал 2, отвечающий образованию пассивирующей пленки, должен быть достаточно иизким (в этом случае пассивирующая пленка возникает при слабой окислительной способности раствора). В-третьих, необходим высокий потенциал начала питтинговой коррозии 3 и высокий потенциал перепассивации 4. Что касается электрического тока, то нужно, чтобы максимальный ток активного растворения а был мал (это отвечает малой скорости активного растворения, а это, в свою очередь, соответствует тому, что при увеличении окислительной способностираствора должна происходить самопассивация). Электрический ток пассивации также должен быть мал (это условие означает, что образующаяся пассивирующая пленка обладает хорошими защитными свойствами). Таким образом, кривые поляризации содержат всю информацию, необходимую для оценки коррозионной стойкости металлических материалов. Поляризационные кривые аморфных сплавов на основе железа На рис. 9.6 показан пример поляризационных кривых, полученных путем измерения электрического тока при различных потенциалах после выдержки аморфного сплава Fe — 10 Сг — 13 Р — 7 С в течение 1 ч в 1 н. водном растворе NaCl и в 2 н. водном растворе H2S04 [31. При отрицательных значениях потенциала фиксируется катодный ток, а при положительных — анодный.