Вплив ультразвукової обробки у кульовому млині високодисперсних порошкових сумішей міді з марганцем та алюмінієм на їх структуру та магнетні властивості

А. О. Перекос$^{1}$, Б. М. Мордюк$^{1}$, В. З. Войнаш$^{1}$, В. В. Бондар$^{1}$, М. О. Голяткіна$^{2}$, В. М. Колесник$^{1}$, Т. Г. Кабанцев$^{1}$, Н. О. Піскун$^{1}$

$^{1}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», просп. Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна

Отримано: 22.10.2020. Завантажити: PDF

Методами рентґеноструктурного аналізу та магнетометрії досліджено вплив ультразвукової обробки (УЗО) у кульовому млині на фазово-структурні характеристики та магнетні властивості високодисперсних порошкових сумішей (ВДПС) міді з алюмінієм та марганцем. Показано, що ультразвукова обробка ВДПС (Cu + Al, Mn) не призводить до суттєвих змін їхньої структури та фазового складу, але значно підвищує дисперсність фазових складових. Концентрація алюмінію, марганцю і міді у ВДПС майже не змінюються в процесі УЗО порівняно із вихідними значеннями (за винятком ВДПС Cu + Mn), що свідчить про достатньо високу термічну стійкість ВДПС, оброблених в ультразвуковому млині. На нашу думку, це може бути обумовлено наявністю на поверхні частинок оксидних оболонок, які можуть суттєво гальмувати дифузійні процеси. Рівноважні феромагнетні фази Cu$_2$MnAl та MnAl відсутні у ВДПС Cu + Mn + Al та Mn + Al, що може бути пов’язано з наявністю в порошкових сумішах оксидів металів та впливом розмірного фактора, що може призводити до значних зсувів ліній фазових рівноваг на діаграмах стану вказаних систем. Показано також, що як у вихідному стані, так і після УЗО ВДПС виявляють феромагнетні властивості — їх питома намагнеченість насичення знаходиться в інтервалі від 0,3 до 4,0 А$\cdot$м$^2$/кг. Ця величина значно перевищує той вклад, який могли б забезпечити домішки феромагнетних металів чи феромагнетизм оксидів міді та марганцю. Висловлено гіпотезу, що феромагнетні властивості ВДПС (Cu + Al, Mn) обумовлені високою дефектністю структури ВДПС та дією розмірного фактора.

Ключові слова: високодисперсні порошкові суміші, ультразвукове розмелювання, рентґеноструктурний аналіз, магнетометрія, магнетні властивості.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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