ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тверской государственный университет

Физико-технический факультет

Кафедра магнетизма

Культепин Лев Александрович

Исследование микроструктуры литых и гомогенизированных сплавов (Sm,Zr)(Co,Cu,Fe)_z

Курсовая работа

Научный руководитель:

кандидат физ.-мат. наук, доцент

__________________М.Б. Ляхова

Заведующий кафедрой магнетизма:

доктор физ.-мат. наук, профессор

____________Ю.Г. Пастушенков

Тверь

2008

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ 2

ВВЕДЕНИЕ 3

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 4

1.1. Структура и магнитные свойства соединений R-Со 4

1.2. Структура и магнитные свойства сплавов типа (R,Zr)(Co,Cu,Fe)_z 5

1.3. Физические принципы атомно-силовой микроскопии [23] 12

1.3.1. Общие сведения 12

1.3.2. Контактная атомно-силовая микроскопия 14

1.3.3. Колебательные методики АСМ 14

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА 18

2.1. Подготовка образцов 18

2.2. Структурные исследования 18

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБСУЖДЕНИЕ 21

ВЫВОДЫ 36

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 37

Введение

Сплавы на основе редкоземельных металлов (РЗМ, R) образуют большой класс магнетиков и обладают широким спектром уникальных магнитных характеристик [1–3]. Современные редкоземельные магнитотвердые материалы типа SmCo₅, Sm-Zr-Co-Cu-Fe и Nd-Fe-B [4–5] эффективно используются во многих отраслях промышленности – приборостроении, авиационной и космической технике, атомной энергетике, электронике и в ряде других. Постоянные магниты типа Sm-Zr-Co-Cu-Fe, как правило, незаменимы для высокотемпературных применений, поскольку они имеют не только достаточно высокие значения (ВН)_max = 30–38 МГс∙Э, но и высокую температурную стабильность характеристик благодаря большой температуре Кюри (T_C > 800^оС).

Исследованиям структуры и магнитных свойств сплавов и порошковых постоянных магнитов (R,Zr)(Co,Cu,Fe)_z посвящено большое количество работ. В высококоэрцитивных литых образцах данного типа методами оптической микроскопии выявляется, по крайней мере, три структурных составляющих, две из которых (А и В) занимают практически весь объем сплава (до 90 об.%). Основные структурные составляющие А и В отличаются друг от друга по химическому составу и гистерезисным характеристикам. Методами просвечивающей электронной и атомно-силовой микроскопии в высококоэрцитивных образцах (Sm,Zr)(Co,Cu,Fe)_z выявлена так называемая «ячеистая» структура. Однако микроструктура сплавов данного типа в состоянии после выплавки и после высокотемпературного гомогенизирующего отжига исследована мало, остается до конца невыясненным вопрос об изменениях объемов и тонкой микроструктуры основных структурных составляющих сплавов в процессе термических обработок.

Целью данной работы было изучение микроструктуры сплавов (Sm,Zr)(Co,Cu,Fe)z в состоянии непосредственно после выплавки и после высокотемпературного гомогенизирующего отжига.

Были поставлены следующие конкретные задачи:

• Подготовить шлифы на базисных и призматических плоскостях псевдомонокристаллических образцов Sm_0,85Zr_0,15(Co_0,70Cu_0,09Fe_0,21)_Z с z=6,1 и 6,7, находящихся в состояниях непосредственно после выплавки и после высокотемпературного гомогенизирующего отжига.

• Выявить микроструктуру образцов методами химического и электрохимического травления.

• Методами стереометрической металлографии определить объемное содержание структурных составляющих в образцах.

• Исследовать тонкую микроструктуру образцов методами атомно-силовой микроскопии.

• Провести анализ изменения структурного состояния образцов в процессе термических обработок.