Процессы структурной релаксации и физические свойства аморфных сплавов. в 2 т. Том 2

И.Б. Кекало
Процессы структурной релаксации 
и физические свойства 
аморфных сплавов
Том 2
Москва  2016

УДК 669.018
 
К33
Р е ц е н з е н т ы :
д-р техн. наук, проф. Д.К. Белащенко (НИТУ «МИСиС»);
д-р физ.-мат. наук, проф. А.М. Глезер (ЦНИИчермет им. И.П. Бардина)
Кекало, И.Б.
К33  
Процессы структурной релаксации и физические свойства 
аморфных сплавов : моногр. : в 2 т. / И.Б. Кекало. – М. : Изд. 
Дом МИСиС, 2016. – Т. 2. – 834 с.
ISBN 978-5-87623-748-4
В третьей части монографии (том 2), рассмотрено влияние различных 
по своей природе процессов структурной релаксации на магнитные свойства 
аморфных сплавов. Особое внимание уделено роли процессов направленного упорядочения. Описаны способы, обеспечивающие достижение требуемого комплекса магнитных свойств путем отжигов в магнитных полях и под 
напряжением, а также в результате частичной кристаллизации.
Книга рассчитана на металлофизиков и металловедов, научная деятельность которых связана с проблемой аморфных металлических сплавов, а также на специалистов соответствующих областей промышленности. Данное 
издание может быть также использовано при подготовке специалистов в магистратуре и аспирантуре.
Ил. 426. Табл. 19. Библиогр. список 592 назв. 
УДК 669.018
Kekalo I.B. Processes of structural relaxation and physical properties of 
amorphous alloys. – M.: Publishing House «MISiS», 2016. – 834 р.
The Part 3 (Volume 2) of monograph is dedicated to the infl
 uence of structure 
relaxation processes with different nature on magnetic properties of amorphous alloys. Special emphasis is paid to the role of directional ordering processes. Methods 
for required complex of magnetic properties after annealing in magnetic fi
 eld und 
after annealing under stress as well as after particial crystallization are characterized.
The book is designed for researchers in material science whose scientifi
 c activity 
is connected with the problem of amorphous metalic alloys, and also for specialists 
from respective fi
 elds of industry. This edition can be used for MA courses and for 
PhD students training.
ISBN 978-5-87623-748-4
©
©
И.Б. Кекало, 2016
НИТУ «МИСиС», 2016

ОГ
ЛАВЛЕНИЕ
ЧАСТЬ III. ВЛИЯНИЕ РЕЛАКСАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ 
НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА АМОРФНЫХ СПЛАВОВ
Глава 18. Влияние параметров тороидальных образцов, 
приготовленных из лент аморфных сплавов, на их магнитные 
свойства 
......................................................................................................9
18.1. Общие соображения ....................................................................... 9
18.2. Роль размагничивающего фактора 
.............................................. 10
18.3. Влияние полей смещения на магнитные свойства 
тороидальных образцов 
......................................................................... 13
18.4. Влияния диаметра тороида на магнитные свойства 
аморфных лент ....................................................................................... 20
Библиографический список .................................................................. 28
Глава 19. Доменная структура и процессы намагничивания 
в аморфных сплавах 
................................................................................31
19.1. Доменная структура и ее эволюция ............................................ 31
19.2. Процессы намагничивания и их особенности в аморфных 
сплавах 
..................................................................................................... 52
19.3. Эффект смещения петли магнитного гистерезиса 
(СПГ-эффект) 
.......................................................................................... 86
Бибилиографический список 
.............................................................. 104
Глава 20. Технологические параметры спиннингования, 
определяющие геометрию аморфных лент. Классификация 
магнитно-мягких аморфных сплавов 
.................................................. 110
20.1. Методы получения аморфных лент и способы 
варьирования их геометрических параметров ..................................110
20.2. Основные классы магнитно-мягких аморфных сплавов........ 120
Библиографический список ................................................................ 123
Глава 21. Естественная магнитная анизотропия и ее роль 
в формировании свойств аморфных сплавов .....................................124
21.1. Магнитоупругая анизотропия 
.................................................... 125
21.2. Структурная магнитная анизотропия первого типа 
................ 131
21.3. Структурная магнитная анизотропия второго типа 
................ 136
21.4. Магнитная анизотропия, обусловленная поверхностными 
дефектами аморфных лент. Магнитостатическая модель 
............... 159
3

21.4.1. Поверхностные дефекты аморфных лент. Влияние 
условий получения на качество поверхности и магнитные 
свойства аморфных лент 
................................................................. 159
21.4.2. Магнитостатическая модель формирования 
магнитной анизотропии в аморфных лентах................................ 168
21.5. Магнитная анизотропия, обусловленная 
субмикроскопическими выделениями кристаллических фаз 
......... 171
21.6. Магнитная анизотропия, наводимая однонаправленной 
ориентацией кластеров в переохлажденном расплаве 
при спиннинговании ............................................................................ 172
Бибилиографический список 
.............................................................. 178
Глава 22. Локальная магнитная анизотропия, индуцируемая 
направленным упорядочением, и ее роль в формировании 
магнитных свойств аморфных сплавов ..............................................183
22.1. Модельные представления о направленном упорядочении 
в аморфных сплавах 
............................................................................. 183
22.2. Стабилизация границ доменов вследствие направленного 
упорядочения и эффекты магнитного последействия  .................... 197
22.2.1. Эффект временного спада начальной 
проницаемости (ВСП) ..................................................................... 197
22.2.2. Эффект температурного провала начальной 
проницаемости. Влияние направленного упорядочения на 
магнитные свойства в зависимости от условий термического 
воздействия 
....................................................................................... 214
22.2.3. Особенности стабилизации границ доменов 
и эффектов магнитного последействия в аморфных сплавах .... 254
22.2.4. Модельные представления, устанавливающие 
зависимость ВСП от макроскопической магнитной 
анизотропии, магнитострикции и структурного состояния 
аморфных сплавов ........................................................................... 297
22.2.5. Методы предотвращения негативного влияния 
стабилизации границ доменов на магнитные свойства 
аморфных сплавов ........................................................................... 317
22.2.6. Эффект сдвига кривой намагничивания. 
Перминварность 
............................................................................... 327
22.2.7. Эффекты перетянутости и переползания петли 
магнитного гистерезиса .................................................................. 357
Бибилиографический список.......................................................... 361
4

Глава 23. Влияние макроскопической магнитной анизотропии, 
пиннинга границ доменов и их стабилизации на магнитные 
свойства аморфных сплавов разных классов 
.........................................369
23.1. Влияние макроскопической магнитной анизотропии 
на начальную проницаемость 
............................................................. 369
23.2. Влияние различных источников пиннинга и стабилизации 
границ доменов на коэрцитивную силу аморфных сплавов 
........... 389
23.3. Обобщение роли пиннинга и стабилизации границ доменов 
в формировании коэрцитивной силы аморфных сплавов разных 
классов 
................................................................................................... 424
23.3.1. Методические подходы при обобщении 
........................... 424
23.3.2. Сплавы на основе железа 
.................................................... 430
23.3.3. Сплавы на основе Fe–Ni ..................................................... 453
23.3.4. Сплавы на основе кобальта с близкой к нулю 
магнитострикцией, содержащие металлоиды  ............................. 457
23.3.5. Безметаллоидные аморфные сплавы на основе 
кобальта с близкой к нулю магнитострикцией 
............................. 479
23.4. Влияние макроскопической магнитной анизотропии на 
коэрцитивную силу .............................................................................. 510
Бибилиографический список 
.............................................................. 523
Глава 24. Магнитная анизотропия, наводимая отжигом 
в магнитном поле ..................................................................................534
24.1. Теоретические представления ................................................... 534
24.2. Отжиг в продольном магнитном поле ...................................... 584
24.3. Отжиг в поперечном магнитном поле ...................................... 608
24.4. Отжиг в наклонном («косом») магнитном поле 
...................... 633
24.5. Отжиг во вращающемся магнитном поле 
................................ 638
Библиографический список ................................................................ 654
Глава 25. Магнитная анизотропия, наводимая специальными 
методами термической обработки 
.......................................................660
25.1. Магнитная анизотропия, наводимая отжигом 
под напряжением (σ-отжиг) ................................................................ 660
25.2. Магнитная анизотропия, наводимая комбинированным 
отжигом в магнитном поле и под растяжением ((Н + σ)-отжиг) 
.... 712
25.3. Магнитная анизотропия, наводимая частичной 
кристаллизацией 
................................................................................... 721
Библиографический список ................................................................ 752
5

Глава 26. Явление магнитострикции в аморфных сплавах 
...............759
26.1. Природа и виды магнитострикции ........................................... 759
26.2. Влияния химического состава на магнитострикцию ............. 771
26.3. Одноионный и двухионный механизмы формирования 
магнитострикции в аморфных сплавах ............................................. 790
26.4. Влияние процессов структурной релаксации на 
магнитострикцию аморфных сплавов ............................................... 798
26.5. Роль магнитострикции в формировании магнитных 
свойств аморфных сплавов разных классов ..................................... 807
Библиографический список ................................................................ 812
Глава 27. Обобщение применяемых методов термической 
обработки аморфных сплавов разных классов. Их фирменные 
маркировки ............................................................................................816
27.1. Методы термической обработки ............................................... 816
27.2. Фирменные маркировки аморфных сплавов, 
производимых в промышленных масштабах ................................... 823
Библиографический список ................................................................ 829
Заключение ............................................................................................830
6

ЧАСТЬ III
Влияние релаксационных процессов 
на магнитные свойства 
аморфных сплавов

Глава 18
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТОРОИДАЛЬНЫХ 
ОБРАЗЦОВ, ПРИГОТОВЛЕННЫХ ИЗ ЛЕНТ 
АМОРФНЫХ СПЛАВОВ, НА ИХ МАГНИТНЫЕ 
СВОЙСТВА
_________________________________________________
18.1. Общие соображения
Для получения достоверных данных о магнитных свойствах материала необходимо выбрать правильный подход к приготовлению образца, с помощью которого предполагается измерить эти свойства.
Во-первых, при выборе типа образца необходимо исходить из необходимости сведения к минимуму влияние размагничивающего 
фактора на результаты измерения магнитных свойств. Образцы тороидального типа наилучшим образом решают проблему влияния размагничивающего фактора на измеряемые магнитные свойства.
Во-вторых, необходимо исключить искажение измеряемых магнитных свойств за счет внешних неконтролируемых магнитных полей (полей смещения) – полей промышленного происхождения и 
поля Земли.
Магнитное поле Земли составляет примерно 0,5 Э, поэтому его 
влияние при измерении магнитных свойств магнитно-мягких материалов может оказаться весьма сильным и существенно исказить их истинные свойства. В случае ленточных образцов тороидального типа 
интенсивность влияния внешних магнитных полей на результаты измерений зависит от диаметра тороида и от числа витков ленты.
В-третьих, при использовании ленточных тороидальных образцов 
необходимо учитывать, что в результате изгиба ленты в ней возникают напряжения, которые могут весьма радикально изменять уровень 
измеряемых свойств. И тем сильнее, чем выше эти напряжения (чем 
меньше радиус тороида). Таким образом, на ленточных тороидальных образцах измеряются не истинные магнитные свойства материала, а его свойства в состоянии изгиба.
9

2
1
2
1
1
2
3
4
4
а
б
в
Рис. 18.1. Различные типы образцов, применяемых 
для измерения магнитных свойств ленточных аморфных сплавов путем возбуждения в измерительной 
обмотке ЭДС: 
а – образец в виде одной или нескольких прямых 
лент; б – ленточный тороидальный образец; в – кольцевой тороидальный образец; 1 – аморфная лента; 
2 – измерительная обмотка; 3 – компенсирующая 
обмотка; 4 – намагничивающая обмотка; 5 – соленоид
Измерение 
магнитных 
свойств 
магнитно-мягких 
материалов, в том 
числе и аморфных, 
принято проводить 
на ленточных или 
тороидального типа 
образцах (рис. 18.1) 
(Судзуки – Фудзимори, 1987). Преимущество 
ленточных 
образцов состоит в 
том, что измеряемые 
магнитные свойства 
не искажаются напряжениями, как это 
имеет место в случае ленточных тороидальных 
образцов. К недостаткам 
применения 
таких 
образцов можно отнести два обстоятельства. В рассматриваемом случае, во-первых, необходимо компенсировать поле Земли и, во-вторых, 
нельзя полностью исключить негативное влияние размагничивающего фактора на результаты измерений. Однако, поскольку длина ленточных образцов во много сотен раз больше корня квадратного из 
площади поперечного сечения ленты, в этом случае влиянием размагничивающего фактора, в первом приближении, можно пренебречь.
18.2. Роль размагничивающего фактора
Широкое применение тороидального типа образцов при измерении 
магнитных свойств магнитно-мягких материалов обусловлено тем, 
что получаемые на этих образцах свойства характеризуют свойства изучаемого материала, а не свойства образцов той или иной формы, изготовленных из этого материала (Лившиц, 1980; Столяров, 1977).
В самом деле, если рассматривать незамкнутую саму на себя магнитную цепь, например, цилиндрический образец, то магнитные силовые линии, обусловленные намагниченностью I («собственные» 
силовые магнитные линии), замыкаясь по воздуху, создают некое раз10