Влияние ультразвуковой обработки в шаровой мельнице высокодисперсных порошковых смесей меди с марганцем и алюминием на их структуру и магнитные свойства

А. Е. Перекос$^{1}$, Б. Н. Мордюк$^{1}$, В. З. Войнаш$^{1}$, В. В. Бондар$^{1}$, М. А. Голяткина$^{2}$, В. М. Колесник$^{1}$, Т. Г. Кабанцев$^{1}$, Н. А. Пискун$^{1}$

$^{1}$Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{2}$Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», просп. Победы, 37, 03056 Киев, Украина

Получена: 22.10.2020. Скачать: PDF

Методами рентгеноструктурного анализа и магнитометрии исследовано влияние ультразвуковой обработки (УЗО) в шаровой мельнице на фазово-структурные характеристики и магнитные свойства высокодисперсных порошковых смесей (ВДПС) меди с алюминием и марганцем. Показано, что ультразвуковая обработка ВДПС (Cu + Al, Mn) не приводит к существенным изменениям их структуры и фазового состояния, однако значительно повышает дисперсность фазовых составляющих. Концентрация алюминия, марганца и меди в ВДПС почти не изменяется в процессе УЗО по сравнению c исходными значениями (за исключением ВДПС Cu + Mn), что свидетельствует о достаточно высокой термической стабильности ВДПС, обработанных в ультразвуковой мельнице. По нашему мнению, это может быть обусловлено наличием на поверхности частиц оксидных оболочек, которые могут существенно тормозить диффузионные процессы. Равновесные ферромагнитные фазы Cu$_2$MnAl и MnAl отсутствуют в ВДПС Cu + M + Al и Mn + Al, что может быть связано с наличием в порошковых смесях оксидов металлов и влиянием размерного фактора, что может приводить к существенным сдвигам линий фазовых равновесий на диаграммах состояния указанных систем. Показано также, что как в исходном состоянии, так и после УЗО ВДПС обнаруживают ферромагнитные свойства — их удельная намагниченность насыщения находится в интервале от 0,3 до 4,0 А$\cdot$м$^2$/кг. Эта величина значительно превышает тот вклад, который могли бы обеспечить примеси ферромагнитных металлов или ферромагнетизм оксидов меди и марганца. Высказана гипотеза, что ферромагнитные свойства ВДПС (Cu + Al, Mn) обусловлены высокой дефектностью структуры ВДПС и действием размерного фактора.

Ключевые слова: высокодисперсные порошковые смеси, ультразвуковой размол, рентгеноструктурный анализ, магнитометрия, магнитные свойства.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i04/0489.html

PACS: 61.05.cp, 61.43.Gt, 61.46.Hk, 61.72.-y, 75.50.Cc, 75.60.Ej, 81.20.Wk


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. А.П. Гуляев, Металловедение (Москва: Металлургия: 1986).
  2. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди (Ред. С. В. Шухарин) (Москва: Наука: 1979).
  3. В.В. Кокорин, Мартенситные превращения в неоднородных твердых растворах (Киев: Наукова думка: 1987).
  4. Н. И. Власова, Г. С. Кандаурова, Я. С. Шур, Н. Н. Быханова, ФММ, 51, вып. 6: 1127 (1981).
  5. В. М. Надутов, А. О. Перекос, Б. М. Мордюк, В. З. Войнаш, Т. В. Єфімова, В. П. Залуцький, Т. Г. Кабанцев, Н. О.Піскун, Металлофиз. новейшие технол., 40, № 8: 1093 (2018). Crossref
  6. V. M. Nadutov, А. Е. Perekos, V. V. Kоkorin, S. M. Konoplyuk, T. V. Yefimova, and V. P. Zalutskiy, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 36, No. 12: 1679 (2014). Crossref
  7. А. В. Булгаков, Н. М. Булгакова, И. М. Бураков, Н. Ю. Быков, А. Н. Волков, Б. Дж. Гаррисон, К. Гурье, Л. В. Жигилей, Д. С. Иванов, Т. Е. Итина, Н. И. Кускова, М. Кьеллберг, Е. Е. Б. Кэмпбелл, П. Р. Левашов, Э. Левегль, Ж. Лин, Г. А. Лукьянов, В. Марин, И. Озеров, А. Е. Перекос, М. Е. Поварницын, А. Д. Рудь, В. С. Седой, К. Хансен, М. Хеден, К. В. Хищенко, Синтез наноразмерных материалов при воздействии мощных потоков энергии на вещество (Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН: 2009).
  8. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, Ultrasonics, 42, Nos. 1–9: 43 (2004). Crossref
  9. V. M. Nadutov, B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, and I. S. Gavrilenko, Ultrasonics, 42, Nos. 1–9: 47 (2004). Crossref
  10. А. О. Перекос, Б. М. Мордюк, В. В. Бондар, В. З. Войнаш, Т. В. Єфімова, В. П. Залуцький, Т. Г. Кабанцев, Металлофиз. новейшие технол. 42, № 2: 197 (2020). Crossref
  11. В. И. Иверонова, Г. П. Ревкевич, Теория рассеяния рентгеновских лучей (Москва: Издательство МГУ: 1972).
  12. С. С. Горелик, Ю. А. Скаков, Л. Н. Расторгуев, Рентгенографический и электроно-оптический анализ (Москва: МИСиС: 1994).
  13. G. G. Managadze, V. T. Cherepin, Y. G. Shkuratov, V. N. Kolesnik, and A. E. Chumikov, Icarus, 215, No. 1: 449 (2011). Crossref
  14. Я. С. Уманский, Ю. А. Скаков, Физика металлов (Москва: Атомиздат: 1978).
  15. О. М. Барабаш, Ю. Н. Коваль, Кристаллическая структура металлов и сплавов (Киев: Наукова думка: 1986).
  16. В. М. Надутов, А. О. Перекос, Б. М. Мордюк, В. З. Войнаш, Т. В. Єфімова, В. П. Залуцький, Т. Г.Кабанцев, Металлофиз. новейшие технол., 40, № 4: 501 (2018). Crossref
  17. S. Kalidindi, U. Sanyal, and B. Jagirdar, Phys. Chem. Chem. Phys., 10 (38): 5870 (2008). Crossref
  18. H. Li, X. Xiei, W. Wangi, Yahui Cheng, W.-H. Wang, L. Li, H. Liu, G. Wen, and R. Zheng, APL Materials, 1: 042106 (2013). Crossref
  19. S. Das Sarma, E. H. Hwang, and A. Kaminski, Solid State Commun., 127, No. 2: 99 (2003). Crossref
  20. M. Maruyama and K. Kusakabe, J. Phys. Soc. Jpn. 73, No. 3: 656 (2004). Crossref
  21. Т. Л. Макарова, Физика и техника полупроводников, 38, вып. 6: 641 (2004).
  22. T. Makarova, Magnetism in Polymerized Fullerenes, Kluwer Academic Publishers, 331 (2004). Printed in the Netherlands.
  23. А. Л. Ивановский, УФН, 177, № 10: 1083 (2007). Crossref