Infocommunications and Radio Technologies Infocommunications and Radio Technologies ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ И РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 2587-9936 69650 10.29039/2587-9936.2023.06.4.30 Электроника, фотоника, приборостроение и связь (2.2) ELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONS (2.2) Электроника, фотоника, приборостроение и связь (2.2) Studying the Influence of Weak Impulses Magnetic Field on Local Properties Ribbon Amorphous Alloys Fe(Ni, Cu)(SiB) Изучение влияния слабых импульсов магнитного поля на локальные свойства ленточных аморфных сплавов Fe(Ni, Cu)(SiB) Каминская Татьяна Петровна Kaminskaya Tatiana P. ktp53@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Степович Михаил Адольфович Stepovich Mikhail A. m.stepovich@rambler.ru

доктор физико-математических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;

 Шипко Михаил Николаевич Shipko Mikhail N.

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Тихонов Андрей Ильич Tihonov A. I.

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Попов Владимир Викторович Popov Vladimir V.

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Москва Россия Lomonosov Moscow State University Moscow Russian Federation Калужский государственный университет им. Циолковского Калуга Россия Tsiolkovsky Kaluga State University Ka Russian Federation Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина Иваново Россия Lenin Ivanovo State Power Engineering University Ivanovo Russian Federation Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина Иваново Россия Lenin Ivanovo State Power Engineering University Ivanovo Russian Federation Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Москва Россия Lomonosov Moscow State University Moscow Russian Federation 12 09 2023 12 09 2023 6 4 398 409 08 09 2023 06 09 2023 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/69650/view

Методами атомной силовой микроскопии и магнитной силовой микроскопии исследовано влияние импульсов слабого магнитного поля на локальные свойства ленточных аморфных сплавов Fe(Ni, Cu)(SiB) толщиной около 100 мкм, шириной 10 мм, длиной 50 мм, которые были получены методом сверхбыстрого охлаждения расплава на вращающемся медном барабане. На поверхности ленты, прилегавшей к медному барабану, практически отсутствовали участки с низкой шероховатостью, что не позволило провести последующие исследования этой стороны ленты методом магнитно-силовой микроскопии. Этим методом исследована другая, свободная поверхность фольги, не прилегавшая к медному барабану и не имевшая существенных шероховатостей. До воздействия импульсов магнитного поля на фольгу магнитный контраст на свободной стороне ленты не наблюдался. После магнитоимпульсной обработки на этой стороне фольги был зарегистрирован магнитный контраст: стали видны полосовые домены шириной 0,6—0,8 мкм, а на дефектах структуры также замыкающие домены, т. н. клиновидные домены Нееля, шириной от 1 мкм до 1,6 мкм. Результаты исследования позволяют говорить, что потери на перемагничивание в большой степени связаны с потерями, обусловленными вихревыми токами, и связаны с шириной доменов, которая зависит от режимов магнитоимпульсной обработки незначительно. Полученные результаты исследований могут быть использованы для уточнения методики снятия напряжений, возникающих в процессе изготовления аморфных лент.

Atomic force microscopy and magnetic force microscopy have been used to study the influence of weak magnetic field pulses on the local properties of ribbon amorphous Fe(Ni, Cu)(SiB) alloys about 100 µm thick, 10 mm wide, and 50 mm long, which were obtained by ultrafast cooling of the melt on a rotating copper drum. On the surface of the tape adjacent to the copper drum, there were practically no areas with low rough-ness, which did not allow subsequent studies of this side of the tape by magnetic force microscopy. This method was used to investigate another, free surface of the foil, which was not adjacent to the copper drum and did not have significant roughness. Prior to the impact of magnetic field pulses on the foil, no magnetic contrast was observed on the free side of the ribbon. After magnetic pulse processing, a magnetic contrast was registered on this side of the foil: stripe domains 0.6–0.8 μm wide became visible, and closing domains, became visible on structural defects, wedge-shaped Neel domains, from 1 µm to 1.6 µm wide. The results of the study allow us to say that the magnetization reversal losses are to a large extent associated with losses due to eddy currents and are associated with the domain width, which depends slightly on the modes of magnetic pulse processing. The obtained results of the research can be used to refine the method for relieving stresses arising in the process of manufacturing amorphous ribbons.

 атомная силовая микроскопия магнитно-силовая микроскопия магнитоимпульсная обработка полосовые домены замыкающие домены atomic force microscopy magnetic force microscopy magnetic pulse processing stripe domains closure domains Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда и Правительства Калужской области № 23-21-10069, https://rscf.ru/project/23-21-10069/.

Глезер А. М., Молотилов Б. В. Структура и механические свойства аморфных сплавов. М. : Металлургия, 1992. 207 с. A. M. Glezer and B. V. Molotilov, Structure and mechanical properties of amorphous alloys. Moscow : Metallurgiya, 1992. (In Russ.). Стародубцев Ю. Н., Белозеров В. Я. Магнитные свойства аморфных и нанокристаллических сплавов. Екатеринбург : Издательство Уральского университета, 2002. 376 с. Yu. N. Starodubtsev and V. Ya. Belozerov, Magnetic properties of amorphous and nanocrystalline alloys. Yekaterinburg : Ural University Press, 2002. (In Russ.). Стогней О. В. Физика аморфных металлических сплавов. Учебное пособие. Воронеж : 2007. 139 с. O. V. Stogney, Physics of amorphous metal alloys. Voronezh : 2007. (In Russ.). Глезер А. М., Плотникова М. Р. Влияние мегапластической деформации на структуру и магнитные свойства аморфных сплавов на основе железа и никеля // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Сер. Математика, физика. 2011. № 11(106). Вып. 23. С. 159-165. A. M. Glezer and M. R. Plotnikova, “Influence of megaplastic deformation on the structure and magnetic properties of amorphous alloys based on iron and nickel,” Scientific Bulletin of the Belgorod State University. Ser. Math., physics, no. 11(106), iss. 23, pp. 159-165, 2011. (In Russ.) Драгошанский Ю. Н., Пудов В. И. Улучшение магнитной структуры и свойств магнитомягких сплавов за счет модифицирования поверхности // Физика и химия обработки материалов. 2013. № 3. С. 44-52. Yu. N. Dragoshansky and V. I. Pudov, “Improvement of the magnetic structure and properties of soft magnetic alloys due to surface modification,” Physics and Chemistry of Materials Processing, no. 3, pp. 44-52, 2013 (In Russ.). Стародубцев Ю., Белозеров В. Аморфные металлические материалы // Силовая электроника. 2009. № 2. С. 86-89. Y. Starodubtsev and V. Belozerov, “Amorphous metallic materials,” Power electronics, no. 2, pp. 86-89, 2009. (In Russ.). Сокол-Кутыловский О. Л. Некоторые перспективы применения аморфных ферромагнитных сплавов // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 5-3 (47). С. 176-179. O. L. Sokol-Kutylovsky, “Some prospects for the use of amorphous ferromagnetic alloys,” International Scientific Research Journal, no. 5-3 (47), pp. 176-170, 2016, doi: 10.18454/IRJ.2016.47.226. (In Russ.). Альшиц В. И., Даринская Е. В., Колдаева М. В., Петржик Е. А. Магнитопластический эффект : основные свойства и физические механизмы // Кристаллография. 2003. Т. 48, № 5. С. 826-854. V. I. Alshits, E. V. Darinskaya, M. V. Koldaeva, and E. A. Petrzhik, “Magnetoplastic effect : Basic properties and physical mechanisms,” Crystallography Re-ports, vol. 48, no. 5, pp. 768-795, 2003, doi: 10.1134/1.1612598. (In Russ.). Шипко М. Н., Тихонов А. И., Степович М. А., Вирюс А. А., Каминская Т. П., Коровушкин В. В., Савченко Е. С., Еремин И. В. Влияние магнитоимпульсной обработки на микроструктуру и магнитные свойства аморфной электротехнической стали // Известия РАН. Серия физическая. 2018. Т. 82, № 8. С. 1090-1095. M. N. Shipko, A. I. Tikhonov, M. A. Stepovich, A. A. Viryus, T. P. Kaminskaya, V. V. Korovushkin, E. S. Savchenko, and I. V. Eremin, “Effect of Magneto-Pulse Processing on the Microstructure and Magnetic Behavior of Amorphous Electrotechnical Steel,” Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, vol. 82, no. 8, pp. 988-992, 2018, doi: 10.3103/S1062873818080373. Viryus A. A., Kaminskaya T. P., Shipko M. N., Bakhteeva N. D., Korovushkin V. V., Savchenko A. G., Stepovich M. A., Savchenko E. S. Todorova E. V. Microscopic research of amorphous alloys AlFeNiLa exposed to magnetic pulse processing // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 848. Art. no. 012085. A. A. Viryus, T. P. Kaminskaya, M. N. Shipko, N. D. Bakhteeva, V. V. Korovushkin, A. G. Savchenko, M. A. Stepovich, E. S. Savchenko, and E.V. Todorova, “Microscopic research of amorphous alloys AlFeNiLa exposed to magnetic pulse processing,” IOP Conference Series : Materials Science and Engineering, vol. 848, Art. no. 012085, 2020, doi: 10.1088/1757-899X/848/1/012085. Шипко М. Н., Сибирев А. Л., Степович М. А., Тихонов А. И., Савченко Е. В. Влияние магнитоимпульсной обработки на эмиссионные и магнитные свойства поверхностного слоя аморфных сплавов, используемых в электротехнике // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2021. № 9. С. 80-85. M. N. Shipko, A. L. Sibirev, M. A. Stepovich, A. I. Tikhonov, and E. V. Savchenko, “Effect of Magnetic-Pulse Processing on the Emission and Magnetic Properties of the Surface Layer of Amorphous Alloys Used in Electrical Engineering,” Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, vol. 15, no. 5, pp. 970-974, 2021, doi: 10.1134/S1027451021050190. Шипко М. Н., Степович М. А., Сибирев А. Л., Тихонов А. И., Савченко Е. В., Каминская Т. П. Влияние магнитоимпульсной обработки на состояние поверхности, эмиссионные и магнитные свойства аморфных магнитных сплавов // Известия РАН. Серия физическая. 2021. Т. 85, № 11. С. 1528-1531. M. N. Shipko, M. A. Stepovich, A. L. Sibirev, A. I. Tikhonov, E. S. Savchenko, and T. P. Kaminskaya, “Effect of magnetic pulse treatment on the surface state, emission, and magnetic properties of amorphous magnetic alloys,” Bulletin of the Russian Academy of Sciences : Physics, vol. 85, no. 11, pp. 1191-1194, 2021, doi: 10.3103/S1062873821110356. Миронов В. Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии. Учебное пособие для студентов старших курсов высших учебных заведений. Нижний Новгород : Институт физики микроструктур РАН, 2004. 114 с. V. L. Mironov, Fundamentals of scanning probe microscopy. Textbook for senior students of higher educational institutions. Nizhny Novgorod : Institute of Physics of Microstructures RAS, 2004. (In Russ.). Meyer E., Hug H. J., Bennewitz R. Scanning Probe Microscopy. The Lab on a Tip. Berlin, Heidelberg : Springer, 2004. 210 p. E. Meyer, H. J. Hug, R. Bennewitz, Scanning Probe Microscopy. The Lab on a Tip. Berlin, Heidelberg : Springer, 2004. Шипко М. Н., Каминская Т. П., Степович М. А., Вирюс А. А., Тихонов А. И. О влиянии магнитоимпульсной обработки на структуру поверхности и магнитные свойства ленточных аморфных сплавов Fe(Ni, Cu)(SiB) // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2023. № 2. С. 17-22. M. N. Shipko, T. P. Kaminskaya, M. A. Stepovich, A. A. Viryus, and A. I. Tikhonov, “On the Effect of Magnetic Pulsed Treatment on the Surface Structure and Magnetic Properties of Ribbon Amorphous Fe(Ni,Cu)(SiB) Alloys,” Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, vol. 17, no. 1, pp. 186-190, 2023, doi: 10.1134/S1027451023010378. Вонсовский С. В. Магнетизм. М. : Наука, 1984, 208 с. S. V. Vonsovsky, Magnetism. Moscow : Nauka, 1984. (In Russ.). Андреева Н. В., Филимонов А. В., Рудской А. И., Бурханов Г. С., Терёшина И. С., Политова Г. А., Пелевин И. А. Исследование наноструктурированных магнитотвердых материалов системы Nd-Ho-Fe-Co-B методами атомно-силовой и магнитно-силовой микроскопии // Физика твердого тела. 2016. Т. 58, № 9. С. 1798-1805. N. V. Andreeva, A. V. Filimonov, A. I. Rudskoy, G. S. Burkhanov, I. S. Tereshina, G. A. Politova, and I. A. Pelevin, “Investigation of nanostructured magnetically hard materials of the Nd-Ho-Fe-Co-B system by methods of atomic force and magnetic force microscopy,” Solid State Physics, vol. 58. no. 9, pp. 1798-1805, 2016. (In Russ.).