thái VĐH. Lâu nay sự cải thiện các tính chất từ của hệ các hạt mịn thường gán cho các vật liệu từ cứng. Việc giảm kích thước hạt ở vật liệu được minh họa bằng mô hình vật liệu từ “đơn mô men” với việc tăng lực kháng từ Ho dẫn tới dị hướng từ cực đại. Nếu tăng kích thước hạt lớn hơn nữa, Ho lại giảm xuống. Tuy vậy trong kĩ thuật vật liệu người ta thường cố tìm cách tạo ra vật liệu từ mềm có kích thước hạt lớn hơn cho đến khi đạt được H0 nhỏ và độ thẩm cao.
Từ họp kim vô đinh hình nền (FeSiB) với các nguyên tố cấy thêm: Cu, Nb,... mẫu nanô tinh thể có thể được cấu tạo ở dạng băng mỏng bằng phương pháp nguội nhanh từ thể lỏng. Trạng thái nano tinh thể được hình thành nhờ quá trình xử lí nhiệt ở khoảng nhiệt độ giữa 500°c và 600° c. Trạng thái này được đặc trưng bởi tính đồng nhất, và tính kết tinh định hướng ngẫu nhiên của các hạt tinh thể rất mịn có kích thước từ 10 đến 15 nm trên nền VĐH còn dư. Chính cơ chế này đã dẫn đến những tính chất từ mềm đặc biệt của họ vật liệu này: ịie cao và Hc thấp, cấu trúc tế vi của chúng phụ thuộc
vào nhiệt độ ủ Ta. Nếu nâng nhiệt độ ủ lên cao hơn 600°c sẽ hình thành pha sắt-bo: pha borit.
Kích thước hạt thô của pha này làm xấu đi tính chất từ mềm của hợp kim. Các kết quả nghiên cứu cho thấy có thể hình dung quá trình hình thành trạng thái nano tinh thể hợp kim (FeSiB) - M (M= Cu, Nb,...,).
2.3. Vai trò của những nguyên tố kim loại trong việc hình thành cấu trúc hạt nanomet nanomet
hình và pha tinh thể (với các hạt tt - Fe(Si) có DSí 10 “=“ 20nm), chúng có các tính chất từ mềm đặc biệt: Hc cỡ 1 A/m, Bs cỡ 1,3“=“ 1,7 T,Mm cỡ (2,5 ■=■ 3.0). 105. Mặt khác, vật liệu từ nano tinh thể về cấu trúc tế vi có thể hình dung như sau:
Ở trạng thái vô định hình (sau khi được chế tạo dưới dạng băng mỏng liên tục bằng phương pháp nguội nhanh), gồm các cấu tử: Fe, Si, B, M (M= Cu, Nb, Mo, w,
...) được phân bố đều do hòa tan cưỡng bức.
Ở trạng thái ủ nhiệt kết tinh, trong cấu trúc của vật liệu từ xảy ra quá trình hồi phục cấu trúc tạo thành vùng giàu Fe với Tx thấp và vùng giàu Cu, Nb,...với Tx cao. Đồng thời với quá trình hồi phục cấu trúc quá trình tạo thành dung dịch rắn của các tinh thể lập phương tâm khối tt-Fe(S). Nếu tiếp tục tăng Ta sẽ xuất hiện các pha FxBy.
Ở đây liên quan đến vai trò kích thước hạt, tỉ phần thể tích VTT/ VVĐH- Ngoài ra các yếu tố kim loại như đưa vào họp kim như Cu, Nb,.. ..cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và hạn chế quá trình tăng kích thước hạt trong hợp kim. Việc hình thành cấu trúc nano tinh thể chính là kết quả tác động đồng thời của hai nguyên tố Cu, Nb (hoặc các nguyên tố nhóm V hay nhóm VI như Mo, Ta , w,...). Nguyên tố Cu tạo mầm kết tinh các hạt lập phương tâm khối (lptk) không gây nên trật tự topo địa phương. Nguyên tố Nb cũng góp phần (Cùng với nguyên tố Bo) làm ốn định nền VĐH. Phần Bo còn sót lại sau đó làm tăng kích thước hạt lptk và làm xuất hiện các pha borit (nếu tiếp tục tăng nhiệt độ ủ kết tinh).
Như vậy các nguyên tố đưa vào hợp kim (FeSiB) phải có khả năng hòa tan kém hoặc không hòa tan (Cu, Nb chỉ hòa tan 1“=“ 2% nguyên tử trong FeSiB). Nhiệt độ kết tinh của chúng phải cao làm tăng nhiệt độ kết tinh của nền VĐH dẫn đến việc hạn chế quá trình kết tinh ở kích thước hạt mong muốn. Và nhiều nghiên cứu cho thấy: Nhiệt độ kết tinh và thành phần ảnh huởng trực tiếp tới quá trình kết tinh.
Vì thế khi ủ nhiệt, sau quá trình hồi phục cấu trúc trong họp kim xuất hiện các vùng giàu Fe và giàu Cu, Nb,....các vùng giàu Fe ở nhiệt độ Ta thấp chuyển sang pha a
-Fe, các vùng giàu Cu bị lấn át dần nhuờng chỗ cho các hạt H -Fe. Nếu tiếp tục tăng Ta, các vùng tinh thể ữ- Fe không thể phát triển đuợc do bị ngăn cản bởi các vùng giàu Nb,
w, Mo,....(có nhiệt độ kết tinh cao hơn). Nhu vậy, trong họp kim nano tinh thể (FeSiB) -
M, nguyên tố Cu đóng vai trò hạn chế phát triển kích thuớc hạt.
Trạng thái nanô tinh thể chỉ có thể đạt đuợc nhờ việc ủ nhiệt ở nhiệt Ta (Tx < Ta<Tx2 ) để chỉ một pha đuợc hình thành ở nhiệt độ lớn hơn Tx và bởi tác dụng đồng thời của các nguyên tố kim loại Cu - Nb, Cu - Mo,Cu - w,v.v...
Bên cạnh đó hàm luợng của các nguyên tố kim loại cũng đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc nanô tinh thể ở hợp kim (FeSiB)-M.
Đối tượng nghiên cứu được chúng tôi chọn là hệ hợp kim nền sắt - Finemet có thành phần Fe735CuiNb3_xZrxB9Sii35.
Hệ hợp kim được chọn là hệ hợp kim nền sắt - Finemet có thành phần Fe73 5CuiNb3_xZrxB9Sii3 5, trong đó thành phần thay đổi là Zr, hàm lượng Zr thay đổi từ 0% đến 3% nguyên tử, như bảng 3.1
^ w
Bảng3.1. Hệ hợp kim nên săí - Fỉnemet.
