ВЫСОКОДИСПЕРСНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПОРОШКИ – ПОЛУЧЕНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЕ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

1

• Авторы
• Файлы

Кузовникова Л.А. Денисова Е.А. Чеканова Л.А. Статья в формате PDF 126 KB Малые размеры частиц, развитая поверхность, химическая и диффузионная активность, пониженные температуры плавления, и, следовательно, температуры спекания делают высокодисперсные порошки перспективным объектом для получения спеченных порошковых и композиционных материалов.

Ансамбль малых частиц хаpaктеризуется теми свойствами, которые получает твердое тело при уменьшении его размеров. Различные физические свойства по отношению к хаpaктерным размерам малости обусловлены соизмеримостью вкладов поверхностного и объемного компонентов в свободную энергию частиц. Получение композиционных порошков представляющих собой сложную структуру ("ядро" состоит из одного элемента, оболочка, окружающее ядро из другого элемента) позволяет также вносить дополнительную энергию. Энергия вносится за счет взаимодействия между "ядром" и оболочкой. Это также приводит к изменению структурных и физических свойств: тепловых, магнитных и др. В связи с этим важным представляется установление связи между физическими свойствами малых частиц и особенностями их строения. В данной работе были получены высокодисперсные порошки Со/Сu и исследованы их структура и магнитные свойства. Высокодисперсные порошки (Co₈₈P₁₂)_100‑Х/Cu_Х (концентрация меди изменялась в пределах от 20 до 90 ат. %), представляющие собой ядро аморфного сплава Co₈₈P₁₂, покрытого слоем нанокристаллической меди были получены путем химического осаждения кристаллической оболочки из меди на частицы аморфного Co₈₈P₁₂ . Частицы порошка имели сферическую форму, размер большинства частиц составлял (0,5 ¸ 1) мкм. Порошки были получены комбинированным методом химического осаждения, основанным на реакции восстановления металлов из водных растворов соответствующих солей.

Для определения атомной структуры образцов были проведены дифpaкционные исследования на дифpaктометре ДРОН-3 с использованием Cu K_a излучения. Были исследованы основные (намагниченность насыщения М₀, величина поля локальной анизотропии H_a) и интегральные (коэрцитивная сила H_c, величина резонансного поля H_р, ширина линии ФМР - DH) магнитные хаpaктеристики полученных образцов. Исследования низкотемпературных и полевых зависимостей намагниченности насыщения М(Т) и М(Н) показали, что СоР/Cu порошки представляют собой мелкодисперсную смесь ферромагнитной и суперпарамагнитной фаз. Ферромагнитная фаза в случае композитных порошков с аморфным ядром хаpaктеризуется полем локальной анизотропии равным по величине 2,4 КЭ и пpaктически не меняется при изменении концентрации меди. Намагниченность насыщения композитных порошков М₀ убывает монотонно с увеличением концентрации меди от 700 Гс до 66 Гс в ряду концентраций меди от 20 до 90 ат.% . Величина DH ФМР остается постоянной вплоть до 50 ат.%, при дальнейшем увеличении толщины слоя меди наблюдается резкое уменьшение значения DH ФМР с 3,0 КЭ для (Co₈₈P₁₂)₅₀/Cu₅₀ порошка до 1,6 КЭ для частиц состава (Co₈₈P₁₂)₁₀/Cu₉₀. Увеличение содержания меди свыше 60 ат.% приводит также и к изменению величины коэрцитивной силы. Так, если порошки (Co₈₈P₁₂)_100-X/Cu_X с х < 60 ат% хаpaктеризуются значением Н_с = 250Э, то при х > 60% значение Н_с возрастает до 450Э.

Обработка ультрадисперсных порошков в мельницах различного типа (так называемый механохимический синтез или механическое сплавление ) позволяет, изменяя величину энергонасыщенности системы, получать метастабильные фазы с уникальными свойствами, которые зачастую не реализуются при изготовлении сплавов другими методами. В частности, механическое сплавление (МС) осуществляется даже в системах с положительной энтальпией смешения, таких как сплавы Fe-Cu, Ag-Cu, Co-Cu. В данной работе в качестве исходных реагентов МС были использованы вышеназванные порошки композиционных частиц (Co₈₈P₁₂)_100-X/Cu_X , представляющих собой ядро из сплава Со-Р, покрытого слоем меди. Таким образом, еще до начала процесса механосплавления была сформирована обширная контактная поверхность, что должно было значительно ускорить процесс формирования метастабильного твердого раствора Co-Cu.

Действительно, сравнительное исследование МС пересыщенных твердых растворов из смесей порошков Со-Р и Cu и композиционных порошков (Co-P)_100-X/Cu_Х показало, что механическое сплавление композиционных порошков с аморфным ядром протекает гораздо быстрее, чем аналогичных порошков, но с кристаллическим ядром, либо механических смесей порошков Со-Р и Cu. Таким образом, основная «физико-химическая» причина ускорения процесса механосплавления порошков с композиционными частицами - это уже существующая в них обширная межфазная граница сплавляемых компонент и высокая энергонасыщенность одного из компонент.

---