Водень як технологічне середовище для формування наноструктури у феромагнетних Sm–Co сплавах

Abstract

Представлен обзор результатов применения разных способов водородной обработки ферромагнитных материалов на основе соединения SmCo₅ для формирования в них анизотропной наноструктуры: механохимический помол, термическая обработка (гидрирование, диспропорционирование, десорбция, рекомбинация – ГДДР) в водороде, совмещение помола в водороде и ГДДР. Показано, что после ГДДР сплавы состоят из фаз SmCo₅, Sm₂Co₁₇ і Sm₂Co₇ с размерами зерен 60...110 nm с магнито-однофазными свойствами. После помола и ГДДР получены анизотропные порошки с размером зерен микроструктуры 40...75 nm и коэрцитивной силой более 40 kOe. Для формирования микроструктуры ферромагнитных сплавов с наивысшей дисперсностью и максимальными магнитными характеристиками предложен комбинированный способ обработки: помол в водороде и ГДДР. Экспериментально подтверждено, что сформировать анизотропию в ферромагнитных сплавах можно путем диспропорционирования и рекомбинирования при условии, что после диспропорционирования есть остатки основной фазы сплава.

Подано огляд результатів застосування різних способів водневого оброблення феромагнетних матеріалів на основі сполуки SmCo₅, щоб сформувати в них анізотропну наноструктуру, зокрема, механохімічний помел, термічне обробляння сплавів (гідрування, диспропорціонування, десорбування, рекомбінування – ГДДР) у водні, поєднання помелу та ГДДР. Показано, що, застосовуючи ГДДР, можна отримати сплави із фазами SmCo₅, Sm₂Co₁₇ і Sm₂Co₇ з розмірами зерен 60...110 nm з магнетно-однофазною поведінкою. Після помелу та ГДДР одержано анізотропні порошки з розміром зерен мікроструктури 40...75 nm і коерцитивною силою більше 40 kOe. Для формування мікроструктури феромагнетних сплавів з найвищими дисперсністю та магнетними характеристиками запропоновано комбінований спосіб оброблення – помел у водні і ГДДР. Експериментально підтверджено, що сформувати анізотропії у сплавах можна диспропорціонуванням і рекомбінуванням за умов, що після диспропорціонування є залишки основної фази сплаву.

The review of the results using different types of hydrogen treatment of SmCo₅ based ferromagnetic materials for formation of anisotropic nanostructure, namely, mechanochemical milling, thermal treatment (hydrogenation, disproportionation, desorption, recombination – HDDR) in hydrogen, a combination of milling in hydrogen and HDDR is given. It is shown that after HDDR KC37 alloy contains SmCo₅, Sm₂Co₁₇and Sm₂Co₇ phases with grain size in the range of 60...100 nm and single-phase magnetic behavior. The anisotropic powder with grain size of the microstructure in the range of 40...75 nm and coercivity up to 40 kOe was obtained after milling in hydrogen and HDDR. Combined milling of alloys in hydrogen and HDDR treatment is proposed for formation of the ferromagnetic alloy powders with the finest microstructure and the highest magnetic properties. It was confirmed by experiment that formation of anisotropy in the ferromagnetic alloys by disproportionation and recombination is possible when disproportionation is not complete.