Кинетическая модель для индуцированных водородом прямых фазовых превращений в сплавах типа R2Fe17 (R - Sm, Y)

С.Б. Рыбалка1
1Брянский государственный технический университет, бул. 50-летия Октября 7, 241035 Брянск, Россия
Аннотация
В настоящее время интерметаллические сплавы R2M17 (R=Sm, Y, Dy, Хо, Gd) тип привлекают много внимания из-за своих интересных магнитных свойств. В частности, сплавы R2M17 демонстрируют очень интересное магнитное явление во время своего взаимодействия с междоузельными атомами внедрения (H, N, C, B). В частности новая перспективная технология, известная как HDDR-процесс (Гидрогенизация-Распад-Десорбция-Рекомбинация) в сплавах типа R2M17 (Sm2Fe17, Sm2Co17 и т.д.), сплавов для постоянных магнитов, позволяют улучшить их структуру и магнитные свойства вызванными водородом обратимыми фазовыми превращениями. Предложена модель для развития индуцированного водородом прямого фазового превращения в магнитотвердых сплавах типа R2Fe17. Показано что процесс развития индуцированного водородом прямого фазового превращения в магнитотвердых сплавах типа R2Fe17 контролируется процессами диффузии атомов Fe в низкотемпературном интервале 330-750oC и в высокотемпературном интервале 780-860oC процесс превращения контролируется кинетикой роста гидридной фазы RH2. На основе кинетической теории фазовых превращений Колмогорова и Любова получено кинетическое уравнение, хорошо описывающее изотермическую кинетическую диаграмму для превращений такого типа в магнитотвердых сплавах типа R2Fe17 (R – Sm, Y). Таким образом кинетическое уравнение, полученное на базе кинетической теории фазовых преовращений Колмогорова и Любова, хорошо описывает изотермическую кинетическую диаграмму для этого типа фазового превращения в магнитотвердых сплавах типа R2Fe17. Вышеупомянутый кинетический подход в будущем может быть применен для других магнитотвердых сплавов для постоянных магнитов типа RE-Fe (Pr-Fe, Er-Fe, Ho-Fe и др.).
Получена: 27 сентября 2015   Принята: 05 октября 2015
Просмотры: 90   Загрузки: 27
Ссылки
1.
A.G. Khachaturyan. Theory of phase transformations andstructure of hard solution. Moscow, Nauka, 1974, 384 p.
2.
J.W. Christian. The Theory Transformations in Metalsand Alloys. Oxford, Pergamon Press, 2002, 1193 p.
3.
K. Mandal, A. Yan, P. Kerschl, A. Handstein, O. Gutfleisch,K-H. Müller. The study of magnetocaloric effect in R2Fe17(R=Y, Pr) alloys. J. Phys. D: Appl. Phys. 37, 2628-2631(2004).
4.
Bao-gen Shen, Zhao-hua Cheng, Bing Liang et. al.Structure and magnetocrystalline anisotropy ofR2Fe17-xGax compounds with higher Ga concentration.Appl. Phys. Lett. 67, 1621-1623 (1995).
5.
H. Fujii, I. Sasaki, K. Koyama. Interstitial alloy as hardmagnetic materials. J. Magn. Magn. Mater. 242-245,59-65 (2002).
6.
S.A. Nikitin, E.A. Ovtchenkov, A.A. Salamova, V.N.Verbetsky. Effect of interstitial hydrogen and nitrogen onthe magnetocrystalline anisotropy of Y2Fe17. J. AlloysCompd. 260, 5 (1997).
7.
J. Bartolome, S. Mukherjee, C. Rillo, N. Plugaru, C.Piquer. Magnetic relaxation phenomena in R2Fe17 (R=Y,Dy, Er y Ho) and C and H derivatives. J. Alloys Compd.208-210, 208-210 (2003).
8.
Yi Liu, D.J. Sellmyer, D. Shindo, Handbook of AdvancedMagnetic Materials. Boston, Springer, 2006, 1802 p.
9.
V.A. Goltsov, E.V. Dodonova, S.B. Rybalka, K.P. Skokov,Yu.G. Pastushenkov. The kinetics of hydrogen-induceddiffusive phase transformations in Sm2Fe17 alloys. Int. J. Nuclear Hydrogen Production and Applications. 2, 1,42-54 (2009).
10.
S.B. Rybalka, E.V. Dodonova, K.P. Skokov. The kineticsof growth of new phases during hydrogen-induced phasetransformations in Sm2Fe17 hard magnetic alloy. Bull.South Ural State University: Mathematics, Mechanics,Physics. 32, 5, 109-114 (2011). (in Russian)
11.
E.V. Dodonova, S.B. Rybalka. Kinetics of hydrogen-induced direct phase transformation in Y2Fe17 hardmagnetic alloy. Letters on Materials. 3, 209-211 (2013)
12.
S.B. Rybalka, V.A. Goltsov, V.A. Didus, D. Fruchart.Fundamentals of the HDDR treatment of Nd2Fe14B typealloys. J. Alloys Comp. 356-357, 390-394 (2003).
13.
M. Matzinger, J. Fidler, O. Gutfliesch, I.R. Harris. DetailedTEM analysis of Solid-HDDR Nd16Fe76B8 magneticmaterials. IEEE Trans. Magn. 31, 6, 3635-3637 (1995).
14.
X. Liu, L. Hu. Desorption–recombination kinetics andmechanism of a mechanically milled nano-structuredNd16Fe76B8 alloy during vacuum annealing. J. AlloysComp. 558, 142-149 (2013).
15.
R. Becker, W. Doering. Kinetische behandlung derkeimbildung in uebersaetigen daempfen. Ann. Der Phys.24, 8, 712-752 (1935).
16.
R. Becker. Die keimbildung bei der ausscheidung inmetallischen mischkristallen. Ann. Der Phys. 32, 1, 128-138 (1938).
17.
J.M.D. Coey. Interstitial intermetallics. J. Magn. Magn.Mater. 159, 80-89 (1996).
18.
M.F. de Campos. Diffusion coefficients of interest for thesimulation of heat treatment in Rare-Earth transitionmetal magnets. Materials Science Forum. 727-728, 163-168 (2012).
19.
S. Wirth, R. Skomski, J.M.D. Coey. Hydrogen in R2Fe17intermetallic compounds: Structural, thermodynamic,and magnetic properties. Phys. Rev. B. 55, 9, 5700-5707(1997).
20.
Antonova M.M., Properties of metals hydrides.Handbook. Kiev, Naukova Dumka, 1975, 128 p. (inRussian)
21.
A.N. Kolmogorov. To the statistical theory of acrystallization of metals. Izv. Akad. Nauk USSR, Ser.Matem. 3, 355-359 (1937). (in Russian)
22.
B.Ya. Lyubov. The kinetic theory of phase transformations.Moscow, Metallurgiya, 1969, 263 p. (in Russian)
23.
S. Gleston, K.J. Laider, H. Eyring. The Theory of AbsoluteRate Processes. New York, McGraw- Hill, Book Comp.Inc., 1941, 575-580.
24.
D. Turnbull, J.C. Fisher. Rate of nucleation in condensedsystems. J. Chem. Phys. 17, 1 (1949).
25.
S.B. Rybalka. Kinetic equation for hydrogen induced directphase transformation in Nd2Fe14B hard magnetic alloy.Bull. DonNU: А. Natural Sciences. 2, 168-173 (2010).