PROPRIETĂŢILE ALIAJELOR AMORFE ŞI NANOCRISTALINE

APLICAŢII

Proprietăţi mecanice

Constantele de elasticitate Raportul dintre modulul de elasticitate icircn stare amorfă şi modulul de elasticitate icircn stare

cristalină a aceluiaşi aliaj este 07 ndash 08 Modulul de elasticitate al aliajelor amorfe este cu 20 ndash 40 mai scăzut decacirct cel al aliajelor

tradiţionale fapt care reflectă rezistenţa diminuată la forfecarea atomică rezultată din dezordinea structurală

Rezistenţa mecanică şi duritatea

Proprietăţi mecanice ale metalelor clasice şi a celor răcite rapid

Material racit rapid ( at) clasic ( gr)

E

GPa

Rp02

GPa

Rm

GPa

HV

daNmm2

Fe80B20 116 320 360 1100 Fe65Cr20C15 141 290 320 860 Fe65Cr20B15 133 250 290 750 Fe65Cr20P15 137 280 310 790 Fe40Ni40P14B6 125 - 160 750 Co75Si15B10 106 - 300 910 Co50Mo40B10 - - 330 1510 Fe tehnic pur 210 012 025 80 OLC 45 210 049 077 230 Fe+3Si 210 - 05 - Permalloy - - - - 2MoNiCr175 - 030 060 - Oţel maraging - 180 240 -

Rm = εrE unde constanta εr = 155 (εr ~ 12middot10-2 la aliajele amorfePtP şi ε r ~2510-2 la aliaje

amorfe Fe ndash B) Constanta εr creşte cu scăderea coeficientului Poisson υ Limita de curgere Rp = εpE (unde εp = 145) şi poate ajunge pentru unele aliaje amorfe şi la

valori de 36 GPa Această valoare de 36 GPa = E45 este atinsă doar la nanocristalitele filiforme perfecte (lipsite de dizlocaţii) de tip whiskers

HVRp ~ 30 la aliajele cristaline şi un raport HV Rp ~ (25 ndash 4) la aliajele amorfe

Rm = 03 HV + C

unde C este o constantă determinabilă experimental

Microduritatea şi dimensiunea cristalitelor la metale amorfe nanocristaline şi cristaline

Amorf Nanocristalin Cristalin Material HV

daNmm2HV

daNmm2d

[nm] HV

daNmm2d

[nm] Ni-P 650 1040 9 1130 120 Se 41 98 8 34 25

Fe-Si-B 770 1180 25 620 ~1000 Fe-Cu-Si-B 750 980 30 750 250 Fe-Mo-Si-B - 1000 45 640 200

Ni-Zr - 650 19 380 100

Curba tensiune ndash deformaţie pentru metalul Pd icircn stare critalină şi nanocristalină (nanofază cu diametrul grăunţilor de 14 nm)

Limita de curgere funcţie de alungire pentru Pd cristalin şi nanocristalin

Variaţia microdurităţii Vickers pentru Cu microcristalin şi cu structură nanofazică

Legătura dintre limita de curgere respectiv dintre microduritate şi diametrul grăuntelui cristalin este dată de relaţiile empirice de tip Hall ndash Petch

Rp02 = Ri + K d-12

HV = H0 + K1 d-12

unde Ri este o constantă ce depinde de tensiunile interne din material K este un coeficient proporţional cu numărul dizlocaţiilor aglomerate la limitele de grăunţi Ho K1 sunt constante iar d este diametrul grăuntelui cristalin

Limita de curgere icircn funcţie de diametrul grăuntelui nanocristalin pentru aliajul Al-Ni-Mm(-Zr) dreapta de sus şi aluminiu forjat dreapta de jos Icircn figură sunt date şi ecuaţiile dreptelor de regresie pentru cele două aliaje

Valorile mai mari a proprietăţilor mecanice icircn cazul aliajelor răcite rapid pot fi explicate şi cu ajutorul teoriei generale a dislocaţiilor

Rezistenţa la oboseală a sticlelor metalice este mai mică decacirct a materialelor cristaline datorită

faptului că nu acţionează icircn acest caz un proces analog ecruisajului care să disperseze alunecarea localizată şi icircn felul acesta să extindă timpul necesar pentru naşterea fisurilor de oboseală

Comportarea la deformarea plastică

Sticlele metalice nu prezintă ecruisajul tipic pentru materialele metalice cristaline şi ca urmare limita de curgere şi limita de rupere sunt aproape egale

Sticlele metalice prezintă alungiri la rupere mici la solicitarea de icircntindere dar apar extrem de

ductile la scară macroscopică sub solicitării de tipul icircndoire icircncovoiere compresiune solicitări complexe din cursul laminării Astfel prin laminarea benzilor de sticlă metalică se pot obţine reduceri de secţiune de 10 ndash 80

Icircn cazul materialelor nanocristaline alungirea este determinată icircn special de proprietăţiile

mecanice ale matricei icircn care sunt grăunţii nanocristalini Spre deosebire de alungirile mici icircntacirclnite la aliajele amorfe răcite rapid icircn cazul aliajelor amorfe masive (bulk amorphous) s-a ajuns ca alungirea prin deformare plastică să atingă valori record de 15000 () Alungiri aşa de mari s-au obţinut la aliajul amorf masiv Mg60Cu30Y10 şi sunt mult mai mari decacirct icircn cazul aliajelor superplastice (de exemplu la aliajul superplastic Sm 62 Pb 38 (gr eutectic) alungirea maximă este de cca 5000

Proprietăţi electrice Sticlele metalice prezintă o rezistivitate electrică ridicată la temperaturi obişnuite şi devin

supraconductoare la temperaturi foarte joase Valoarea rezistivităţii electrice la sticlele metalice la temperatura mediului ambiant este relativ mare ~ 10-6 Ωmiddotm iar coeficientul de variaţie al rezistivităţii cu temperatura este mic Dependenţa de temperatură şi compoziţie a rezistivităţii electrice a sticlelor metalice este analoagă celei din aliajele lichide

Proprietăţi electrice ale aliajelor icircn stare amorfă şi cristalină

ρ x 10-8 [Ωm] α x 10-4 [K-1] Aliaj ( at) Amorf Cristalin Amorf Cristalin

Pd 83 Si 17 62 20 17 40 Ni32 Pd53 P15 119 38 22 21 Pd73 Ag7 Si20 97 40 - 16 La80 Al20 171 108 045 -

Aceste valori diferite pentru rezistivitate şi coeficientul de temperatură se pot explica prin

intermediul legii lui Mattiessen care arată că rezistivitatea electrică conţine termenii

DIT ρρρρ ++= unde ρT este un componenta rezistivităţi dependentă de temperatură ρI este rezistivitatea determinată de impunităţi iar ρD este rezistivitatea determinată de defectele statice Defectele punctuale precum şi atomii străini dizolvaţi influenţează rezistivitatea prin intermediul timpului de relaxare Prin călire se pot stabiliza la temperatura camerei faze dezordonate cu rezistivitate mare rii electronilor prin material

Proprietăţi magnetice Influenţa metaloizilor asupra proprietăţilor magnetice ale aliajelor amorfe şi nanocristaline pe bază de fier Influenţa concentraţiei metaloizilor din aliajele amorfe pe bază de Fe asupra momentului magnetic este mică icircn comparaţie cu cazul compuşilor cristalini cu aceeaşi metaloizi Această trăsătură poate fi datorată lipsei interacţiunii la distanţă sau efectelor structurii Contrar momentului magnetic temperatura Curie creşte gradat cu creşterea conţinutului de metaloizi icircn aliajele amorfe lucru care pare să sugereze că metaloizii B sau P joacă un rol semnificativ icircn aliajele amorfe prin interacţiunea la distanţă mică datorită unei legături covalente icircntre Fe şi metaloizi Aliajele amorfe ale Fe au temperatura Curie icircn domeniul 550 -750 K fiind icircn general mai mică pentru Fe -P şi mai mare pentru Fe-B şi Fe-B-Si

Influenţa concentraţiei metaloizilor B şi P asupra temperaturii Curie [107]

Figura 56 Momentul magnetic mediuatom Fe şi temperatura Curie ca o funcţie de

conţinutul de metaloizi M unde M = C Si Ge

cacircnd metaloizii respectivi sunt substituiţi metaloizilor B şi P din aliajele amorfe

Fe80BB20-xMx ş i Fe80P20-yMy [107]

Principala diferenţă icircntre aceşti metaloizi este dimensiunea atomică Astfel s-a trasat variaţia temperaturii Curie icircn funcţie de raza medie atomică a metaloizilor prezenţi r unde

2)()( NrMrr +

=

Icircn raport cu Fe şi Co există două grupe de metaloizi reprezentaţi prin liniile continue (1) şi (2) Una din grupe cuprinde B C (eventual şi N) care au dimensiuni atomice mai mici decacirct Fe sau Co şi care vor intra ca elemente interstiţiale ce ocupă ldquogolurile care apar inerent icircn icircmpachetarea densă haotică a metalului tranziţional Atomii din cealaltă grupă - P Si Ge As - au dimensiuni atomice mai mari decacirct Fe sau Co şi vor ocupa poziţiile substituţionale Această ipoteză este susţinută şi de faptul că densitatea aliajelor amorfe cu B este mai mare decacirct a celor cu P Se observă că pentru aliajele amorfe ale fierului creşterea razei atomice medii a metaloizilor prezenţi duce la creşterea puternică a temperaturii Curie icircn timp ce pentru aliajele cobaltului efectul este invers

Figura 57 Modificarea temperaturii Curie icircn aliaje amorfe Fe80M10-N10 acirci Co75M125-N125 ca o funcţie de raza atomică medie a metaloizilor M şi N [107]

Figura 58 Influenţa conţinutului de B asupra cacircmpului coercitiv al straturilor nanocristaline Fe735Cu1Nb3Si225

- xBBx la diferite temperaturi de recoacere [109]

Proprietăţile magnetice ale aliajelor amorfe şi nanocristaline uzuale

Lipsa ordinii atomice la distanţă face ca materialele amorfe să nu prezinte anizotropie magnetocristalină Acest fapt icircmpreună cu absenţa limitelor de grăunţi face ca aliajele amorfe să aibă excelente caracteristici de material magnetic moale

Proprietăţile unor aliaje magnetice amorfe

Material

Compoziţia

[]

micro4

(la 50 Hz şi 4 Am)

HC

[Am] BBS

[T] ρ

[gcm3] ρe

[μΩmiddotm] TC

[ordmC]

Aliaje amorfe

Fe80B20 - 4 16 74 14 375

Fe80P16C3B1 - 4 15 - 15 290 Fe40Ni40P14B6 40000 1 083 75 16 250 Aliaje clasice

Fe50Ni50 12000 4 155 825 045 440

Fe14Ni77Cu5Mo4 50000 ndash 130000

04 078 87 055 400

pentru aliajele amorfe compoziţia este dată icircn procente atomice iar pentru cele clasice icircn procente masice

Permeabilitatea magnetică efectivă şi inducţia de saturaţie pentru materialele magnetice moi

cacircmpul coercitiv permeabilitatea magnetică şi temperatura Curie sunt mai mici decacirct la cele cristaline Inducţia de saturaţie este limitată de adăugarea metaloizilor dar este comparabilă cu aceea a materialelor cristaline Avantajul mare al acestor aliaje este cacircmpul coercitiv mic şi icircndeosebi valorile mici ale pierderilor prin curenţi turbionari de cca 3 ori mai mici decacirct icircn materialele cristaline evident ca efect al metaloizilor P si B

Variaţia permeabilităţii iniţiale cu frecvenţa pentru aliaje amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale (aliajele amorfe au fost măsurate la ΔB=100 Gs la 45 Gs cele comerciale la ΔB=50 Gs)

Variaţia pierderilor icircn miez cu inducţia magnetică la diferite frecvenţe pentru aliajele amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale reprezentative

Dependenţa de temperatură a permeabilităţii iniţiale pentru aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 icircn stare amorfă şi icircn stare nanocristalină Icircn ultimii ani s-a dezvoltat o nouă clasă de materiale feromagnetice numite Finemet constacircnd din structuri ultrafine (nanocristaline) preparate prin cristalizarea incipientă a aliajelor amorfe Fe-Si-B cu adăugarea de Cu şi Nb [129-134] Aceste materiale au proprietăţi magnetice moi excelente cu aplicaţii pentru bobine de reactanţă transformatoare la fecvenţe icircnalte şi filme magnetice subţiri Au o structură ultrafină omogenă random formată din două faze grăunţi α-Fe-Si cu diametrul de 10-20 nm Tc=600 K cu un conţinut de 10-20atSi şi un component interfacial icircn jurul a 4-5 distanţe atomice grosime [131] Aceste aliaje au in general formula Fe-Cu-M-Si-B (M = Cr V Mo Nb Ta W) S-a dovedit că cele mai bune proprietăţi de material magnetic moale le are sistemul Fe-Cu-Nb-Si-B [130] iar icircn cadrul sistemului se remarcă aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 a cărui permeabilitate magnetică iniţială μlsquo (partea reală a permeabilităţii complexe) creşte mult prin trecerea de la starea amorfă la starea nanocristalină (fig512) [131] Tranziţia amorf - nanocristalin s-a obţinut printr-un tratament termic de recoacere icircn atmosfera de N

2 timp de o oră la 510-550degC Materialele magnetice amorfe datorită pierderilor energetice mici unei permeabilităţi ridicate unei curbe histerezis dreptunghiulare şi foarte icircnguste sau unei curbe histerezis liniare şi-au găsit o serie de aplicaţii la frecvenţe joase (miezuri de transformatoare cu dimensiuni şi costuri reduse) la frecvenţe icircnalte (miezuri de bobine pentru surse de alimentare transformatoare de icircnaltă frecvenţă acceleratoare de fascicole electronice de mare intensitate etc) icircn dispozitive electronice (senzori de cacircmp magnetic senzori de curent electric senzori de temperatură etc) icircn medicină (tratamentul hipotermiei senzori de respiraţie) icircn telecomunicaţii (transformatoare pentru eliminarea curenţilor de deplasare icircn transmisiile de precizie icircn pulsuri) icircn industria de automobile (senzori de presiune senzori de vitezometre filtre pentru reducerea zgomotului icircn sistemul audio) etc [115137] Materialele magnetice moi nanocristaline datorită combinaţiei unice de proprietăţi magnetice pe care le prezintă (anizotropie magnetică neglijabilă magnetostricţiune foarte mică inducţie de saturaţie mare permeabilitate mare pierderi energetice foarte mici stabilitate la temperaturi ridicate) cacirct şi datorită puternicei dezvoltări industriale a procedeelor de producere a benzilor amorfe şi a posibilităţilor de control riguros a condiţiilor termice şi de cacircmp magnetic la tratamentul termic de cristalizare incipientă au devenit foarte competitive icircn raport cu aliajele cristaline clasice şi cu feritele magnetice icircn domeniul aplicaţiilor electronice moderne Icircn prezent se estimează utilizarea acestor materiale magnetice pentru industria electronică la un nivel de cca 1000 tonean [142] icircn diverse tipuri de transformatoare bobine şi amplificatoare

Rezistenţa la coroziune

Coroziunea poate fi definitauml ca un fenomen de degradare şi chiar de distrugere a unui corp solid

sub acţiunea mediului Peste 35 din produsul brut mondial este consumat anual prin coroziune Factorii definitorii implicaţi icircn coroziunea materialelor metalice sunt bull materialul metalic - prin compoziţia structura neomogenităţile macroscopice şi

microscopice tensiunile etc bull mediul - prin natura chimică concentraţia icircn elemente reactive şi impurităţi presiunea

temperatura viteza de deplasare bull interfaţa mediumaterial metalic - prin cinetica reacţiilor natura şi localizarea produşilor de

reacţie

Rezistenţa la coroziune pentru unele aliaje cu structurauml cristalină şi amorfauml

Materialul

Indice de penetrare [mman]

Mediu coroziv

(t=30degC)

Observaţii

Fe α 10 HCl 1N

Corp masiv (cristalin)

Oţel INOX 304 (18Cr8Ni)

0010 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Oţel inox 316 L (17Cr14Ni25Mo)

0006 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Sticlă metalică 50Ni 39Mo8Cr15B ( at)

00051 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm Sticlămetalică 50Ni6Mo18Cr44Fe16B(at)

00020 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm

Materialele amorfe (sticlele metalice) avicircnd icircn compoziţie metaloizi sunt termodinamic metastabile din care cauză sunt foarte active chimic Reactivitatea foarte mare face ca aceste materiale să se pasiveze foarte rapid prin crearea pe suprafaţa lor a unui film de pasivare protector Filmul creat prin pasivarea spontană rapidă este amorf monolitic şi ductil formarea lui fiind favorizată de structura monofazică de solutie solidă omogenă a materialului metalic amorf

Materiale metalice amorfe cu metaloizi (B C Si) sunt mai puţin stabile icircn privinţa rezistenţei la coroziune decacirct aliajele cristaline [3] La o concentratie de crom gt 8 materialele metalice amorfe se pasivează spontan metaloizii provocicircnd o concentrare a cromului icircn stratul de pasivare

Această concentrare depinde de natura metaloizilor din compoziţia sticlei metalice crescicircnd la adaosul de P şi atinge o valoare maximă cicircnd borul este icircnlocuit cu metaloizii P+C (la sticle metalice pe bază de fier) [3 4 47 143] Acest lucru este arătat icircn figura 514 unde este reprezentată viteza de coroziune pentru aliaje Fe-Cr (clasice) şi aliaje amorfe FeCrPC icircn funcţie de conţinutul de crom al aliajelor Se remarcă faptul că viteza de coroziune la aliajul amorf este de circa 60 de ori mai mică decacirct la aliajul Fe-Cr cristalin [4]

Viteza de coroziune determinată icircn soluţie 05 M NaCl pentru un aliaj amorf şi unul cristalin icircn funcţie de conţinutul de crom

Materialele nanocristaline se comportă diferit la coroziune faţă de cele cristaline şi amorfe De exemplu un aliaj de tip NiCrFeBSiC nanocristalin icircn proporţie de 50-60 are icircn limitele de grăunţi şi icircn interfeţe 40-50 atomi distribuiţi cvasialeator (faza amorfă) Aceşti atomi dezordonaţi datorită conţinutului energetic mai mare prin analogie cu mecanismul coroziunii icircn materialele metalice policristaline ar trebui să formeze anodul micropilelor locale icircn timp ce nanocristalitele cu dimensiuni de circa 5-6 nm (formate preponderent din solutia solida Niα) au conţinut energetic mai scăzut şi ar forma catodul micropilelor locale Un material nanocristalin ar fi format astfel dintr-un număr foarte mare de pile locale şi aria anodică (aflată icircn limitele de grăunţi) ar trebui să se dizolve ceea ce practic nu se observă Rezultă că mecanismul de coroziune icircn cazul materialelor nanocristaline (coroziune mai mică cu un ordin de mărime decacirct la sticlele metalice) nu este cel al micropilelor locale rezistenţa mare la coroziune a acestor materiale icircn comparaţie cu cazul metalelor policristaline fiind dată de pasivarea rapidă şi uniformitatea stratului protector

• Rezistenţa mecanică şi duritatea
• • Proprietăţi mecanice ale metalelor clasice şi a celor răcite rapid
  • • Limita de curgere funcţie de alungire pentru Pd cristalin şi nanocristalin
    • • Proprietăţi electrice ale aliajelor icircn stare amorfă şi cristalină
      • • Cristalin
        • Pd 83 Si 17

Microduritatea şi dimensiunea cristalitelor la metale amorfe nanocristaline şi cristaline

Amorf Nanocristalin Cristalin Material HV

daNmm2HV

daNmm2d

[nm] HV

daNmm2d

[nm] Ni-P 650 1040 9 1130 120 Se 41 98 8 34 25

Fe-Si-B 770 1180 25 620 ~1000 Fe-Cu-Si-B 750 980 30 750 250 Fe-Mo-Si-B - 1000 45 640 200

Ni-Zr - 650 19 380 100

Curba tensiune ndash deformaţie pentru metalul Pd icircn stare critalină şi nanocristalină (nanofază cu diametrul grăunţilor de 14 nm)

Limita de curgere funcţie de alungire pentru Pd cristalin şi nanocristalin

Variaţia microdurităţii Vickers pentru Cu microcristalin şi cu structură nanofazică

Legătura dintre limita de curgere respectiv dintre microduritate şi diametrul grăuntelui cristalin este dată de relaţiile empirice de tip Hall ndash Petch

Rp02 = Ri + K d-12

HV = H0 + K1 d-12

unde Ri este o constantă ce depinde de tensiunile interne din material K este un coeficient proporţional cu numărul dizlocaţiilor aglomerate la limitele de grăunţi Ho K1 sunt constante iar d este diametrul grăuntelui cristalin

Limita de curgere icircn funcţie de diametrul grăuntelui nanocristalin pentru aliajul Al-Ni-Mm(-Zr) dreapta de sus şi aluminiu forjat dreapta de jos Icircn figură sunt date şi ecuaţiile dreptelor de regresie pentru cele două aliaje

Valorile mai mari a proprietăţilor mecanice icircn cazul aliajelor răcite rapid pot fi explicate şi cu ajutorul teoriei generale a dislocaţiilor

Rezistenţa la oboseală a sticlelor metalice este mai mică decacirct a materialelor cristaline datorită

faptului că nu acţionează icircn acest caz un proces analog ecruisajului care să disperseze alunecarea localizată şi icircn felul acesta să extindă timpul necesar pentru naşterea fisurilor de oboseală

Comportarea la deformarea plastică

Sticlele metalice nu prezintă ecruisajul tipic pentru materialele metalice cristaline şi ca urmare limita de curgere şi limita de rupere sunt aproape egale

Sticlele metalice prezintă alungiri la rupere mici la solicitarea de icircntindere dar apar extrem de

ductile la scară macroscopică sub solicitării de tipul icircndoire icircncovoiere compresiune solicitări complexe din cursul laminării Astfel prin laminarea benzilor de sticlă metalică se pot obţine reduceri de secţiune de 10 ndash 80

Icircn cazul materialelor nanocristaline alungirea este determinată icircn special de proprietăţiile

mecanice ale matricei icircn care sunt grăunţii nanocristalini Spre deosebire de alungirile mici icircntacirclnite la aliajele amorfe răcite rapid icircn cazul aliajelor amorfe masive (bulk amorphous) s-a ajuns ca alungirea prin deformare plastică să atingă valori record de 15000 () Alungiri aşa de mari s-au obţinut la aliajul amorf masiv Mg60Cu30Y10 şi sunt mult mai mari decacirct icircn cazul aliajelor superplastice (de exemplu la aliajul superplastic Sm 62 Pb 38 (gr eutectic) alungirea maximă este de cca 5000

Proprietăţi electrice Sticlele metalice prezintă o rezistivitate electrică ridicată la temperaturi obişnuite şi devin

supraconductoare la temperaturi foarte joase Valoarea rezistivităţii electrice la sticlele metalice la temperatura mediului ambiant este relativ mare ~ 10-6 Ωmiddotm iar coeficientul de variaţie al rezistivităţii cu temperatura este mic Dependenţa de temperatură şi compoziţie a rezistivităţii electrice a sticlelor metalice este analoagă celei din aliajele lichide

Proprietăţi electrice ale aliajelor icircn stare amorfă şi cristalină

ρ x 10-8 [Ωm] α x 10-4 [K-1] Aliaj ( at) Amorf Cristalin Amorf Cristalin

Pd 83 Si 17 62 20 17 40 Ni32 Pd53 P15 119 38 22 21 Pd73 Ag7 Si20 97 40 - 16 La80 Al20 171 108 045 -

Aceste valori diferite pentru rezistivitate şi coeficientul de temperatură se pot explica prin

intermediul legii lui Mattiessen care arată că rezistivitatea electrică conţine termenii

DIT ρρρρ ++= unde ρT este un componenta rezistivităţi dependentă de temperatură ρI este rezistivitatea determinată de impunităţi iar ρD este rezistivitatea determinată de defectele statice Defectele punctuale precum şi atomii străini dizolvaţi influenţează rezistivitatea prin intermediul timpului de relaxare Prin călire se pot stabiliza la temperatura camerei faze dezordonate cu rezistivitate mare rii electronilor prin material

Proprietăţi magnetice Influenţa metaloizilor asupra proprietăţilor magnetice ale aliajelor amorfe şi nanocristaline pe bază de fier Influenţa concentraţiei metaloizilor din aliajele amorfe pe bază de Fe asupra momentului magnetic este mică icircn comparaţie cu cazul compuşilor cristalini cu aceeaşi metaloizi Această trăsătură poate fi datorată lipsei interacţiunii la distanţă sau efectelor structurii Contrar momentului magnetic temperatura Curie creşte gradat cu creşterea conţinutului de metaloizi icircn aliajele amorfe lucru care pare să sugereze că metaloizii B sau P joacă un rol semnificativ icircn aliajele amorfe prin interacţiunea la distanţă mică datorită unei legături covalente icircntre Fe şi metaloizi Aliajele amorfe ale Fe au temperatura Curie icircn domeniul 550 -750 K fiind icircn general mai mică pentru Fe -P şi mai mare pentru Fe-B şi Fe-B-Si

Influenţa concentraţiei metaloizilor B şi P asupra temperaturii Curie [107]

Figura 56 Momentul magnetic mediuatom Fe şi temperatura Curie ca o funcţie de

conţinutul de metaloizi M unde M = C Si Ge

cacircnd metaloizii respectivi sunt substituiţi metaloizilor B şi P din aliajele amorfe

Fe80BB20-xMx ş i Fe80P20-yMy [107]

Principala diferenţă icircntre aceşti metaloizi este dimensiunea atomică Astfel s-a trasat variaţia temperaturii Curie icircn funcţie de raza medie atomică a metaloizilor prezenţi r unde

2)()( NrMrr +

=

Icircn raport cu Fe şi Co există două grupe de metaloizi reprezentaţi prin liniile continue (1) şi (2) Una din grupe cuprinde B C (eventual şi N) care au dimensiuni atomice mai mici decacirct Fe sau Co şi care vor intra ca elemente interstiţiale ce ocupă ldquogolurile care apar inerent icircn icircmpachetarea densă haotică a metalului tranziţional Atomii din cealaltă grupă - P Si Ge As - au dimensiuni atomice mai mari decacirct Fe sau Co şi vor ocupa poziţiile substituţionale Această ipoteză este susţinută şi de faptul că densitatea aliajelor amorfe cu B este mai mare decacirct a celor cu P Se observă că pentru aliajele amorfe ale fierului creşterea razei atomice medii a metaloizilor prezenţi duce la creşterea puternică a temperaturii Curie icircn timp ce pentru aliajele cobaltului efectul este invers

Figura 57 Modificarea temperaturii Curie icircn aliaje amorfe Fe80M10-N10 acirci Co75M125-N125 ca o funcţie de raza atomică medie a metaloizilor M şi N [107]

Figura 58 Influenţa conţinutului de B asupra cacircmpului coercitiv al straturilor nanocristaline Fe735Cu1Nb3Si225

- xBBx la diferite temperaturi de recoacere [109]

Proprietăţile magnetice ale aliajelor amorfe şi nanocristaline uzuale

Lipsa ordinii atomice la distanţă face ca materialele amorfe să nu prezinte anizotropie magnetocristalină Acest fapt icircmpreună cu absenţa limitelor de grăunţi face ca aliajele amorfe să aibă excelente caracteristici de material magnetic moale

Proprietăţile unor aliaje magnetice amorfe

Material

Compoziţia

[]

micro4

(la 50 Hz şi 4 Am)

HC

[Am] BBS

[T] ρ

[gcm3] ρe

[μΩmiddotm] TC

[ordmC]

Aliaje amorfe

Fe80B20 - 4 16 74 14 375

Fe80P16C3B1 - 4 15 - 15 290 Fe40Ni40P14B6 40000 1 083 75 16 250 Aliaje clasice

Fe50Ni50 12000 4 155 825 045 440

Fe14Ni77Cu5Mo4 50000 ndash 130000

04 078 87 055 400

pentru aliajele amorfe compoziţia este dată icircn procente atomice iar pentru cele clasice icircn procente masice

Permeabilitatea magnetică efectivă şi inducţia de saturaţie pentru materialele magnetice moi

cacircmpul coercitiv permeabilitatea magnetică şi temperatura Curie sunt mai mici decacirct la cele cristaline Inducţia de saturaţie este limitată de adăugarea metaloizilor dar este comparabilă cu aceea a materialelor cristaline Avantajul mare al acestor aliaje este cacircmpul coercitiv mic şi icircndeosebi valorile mici ale pierderilor prin curenţi turbionari de cca 3 ori mai mici decacirct icircn materialele cristaline evident ca efect al metaloizilor P si B

Variaţia permeabilităţii iniţiale cu frecvenţa pentru aliaje amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale (aliajele amorfe au fost măsurate la ΔB=100 Gs la 45 Gs cele comerciale la ΔB=50 Gs)

Variaţia pierderilor icircn miez cu inducţia magnetică la diferite frecvenţe pentru aliajele amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale reprezentative

Dependenţa de temperatură a permeabilităţii iniţiale pentru aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 icircn stare amorfă şi icircn stare nanocristalină Icircn ultimii ani s-a dezvoltat o nouă clasă de materiale feromagnetice numite Finemet constacircnd din structuri ultrafine (nanocristaline) preparate prin cristalizarea incipientă a aliajelor amorfe Fe-Si-B cu adăugarea de Cu şi Nb [129-134] Aceste materiale au proprietăţi magnetice moi excelente cu aplicaţii pentru bobine de reactanţă transformatoare la fecvenţe icircnalte şi filme magnetice subţiri Au o structură ultrafină omogenă random formată din două faze grăunţi α-Fe-Si cu diametrul de 10-20 nm Tc=600 K cu un conţinut de 10-20atSi şi un component interfacial icircn jurul a 4-5 distanţe atomice grosime [131] Aceste aliaje au in general formula Fe-Cu-M-Si-B (M = Cr V Mo Nb Ta W) S-a dovedit că cele mai bune proprietăţi de material magnetic moale le are sistemul Fe-Cu-Nb-Si-B [130] iar icircn cadrul sistemului se remarcă aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 a cărui permeabilitate magnetică iniţială μlsquo (partea reală a permeabilităţii complexe) creşte mult prin trecerea de la starea amorfă la starea nanocristalină (fig512) [131] Tranziţia amorf - nanocristalin s-a obţinut printr-un tratament termic de recoacere icircn atmosfera de N

2 timp de o oră la 510-550degC Materialele magnetice amorfe datorită pierderilor energetice mici unei permeabilităţi ridicate unei curbe histerezis dreptunghiulare şi foarte icircnguste sau unei curbe histerezis liniare şi-au găsit o serie de aplicaţii la frecvenţe joase (miezuri de transformatoare cu dimensiuni şi costuri reduse) la frecvenţe icircnalte (miezuri de bobine pentru surse de alimentare transformatoare de icircnaltă frecvenţă acceleratoare de fascicole electronice de mare intensitate etc) icircn dispozitive electronice (senzori de cacircmp magnetic senzori de curent electric senzori de temperatură etc) icircn medicină (tratamentul hipotermiei senzori de respiraţie) icircn telecomunicaţii (transformatoare pentru eliminarea curenţilor de deplasare icircn transmisiile de precizie icircn pulsuri) icircn industria de automobile (senzori de presiune senzori de vitezometre filtre pentru reducerea zgomotului icircn sistemul audio) etc [115137] Materialele magnetice moi nanocristaline datorită combinaţiei unice de proprietăţi magnetice pe care le prezintă (anizotropie magnetică neglijabilă magnetostricţiune foarte mică inducţie de saturaţie mare permeabilitate mare pierderi energetice foarte mici stabilitate la temperaturi ridicate) cacirct şi datorită puternicei dezvoltări industriale a procedeelor de producere a benzilor amorfe şi a posibilităţilor de control riguros a condiţiilor termice şi de cacircmp magnetic la tratamentul termic de cristalizare incipientă au devenit foarte competitive icircn raport cu aliajele cristaline clasice şi cu feritele magnetice icircn domeniul aplicaţiilor electronice moderne Icircn prezent se estimează utilizarea acestor materiale magnetice pentru industria electronică la un nivel de cca 1000 tonean [142] icircn diverse tipuri de transformatoare bobine şi amplificatoare

Rezistenţa la coroziune

Coroziunea poate fi definitauml ca un fenomen de degradare şi chiar de distrugere a unui corp solid

sub acţiunea mediului Peste 35 din produsul brut mondial este consumat anual prin coroziune Factorii definitorii implicaţi icircn coroziunea materialelor metalice sunt bull materialul metalic - prin compoziţia structura neomogenităţile macroscopice şi

microscopice tensiunile etc bull mediul - prin natura chimică concentraţia icircn elemente reactive şi impurităţi presiunea

temperatura viteza de deplasare bull interfaţa mediumaterial metalic - prin cinetica reacţiilor natura şi localizarea produşilor de

reacţie

Rezistenţa la coroziune pentru unele aliaje cu structurauml cristalină şi amorfauml

Materialul

Indice de penetrare [mman]

Mediu coroziv

(t=30degC)

Observaţii

Fe α 10 HCl 1N

Corp masiv (cristalin)

Oţel INOX 304 (18Cr8Ni)

0010 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Oţel inox 316 L (17Cr14Ni25Mo)

0006 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Sticlă metalică 50Ni 39Mo8Cr15B ( at)

00051 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm Sticlămetalică 50Ni6Mo18Cr44Fe16B(at)

00020 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm

Materialele amorfe (sticlele metalice) avicircnd icircn compoziţie metaloizi sunt termodinamic metastabile din care cauză sunt foarte active chimic Reactivitatea foarte mare face ca aceste materiale să se pasiveze foarte rapid prin crearea pe suprafaţa lor a unui film de pasivare protector Filmul creat prin pasivarea spontană rapidă este amorf monolitic şi ductil formarea lui fiind favorizată de structura monofazică de solutie solidă omogenă a materialului metalic amorf

Materiale metalice amorfe cu metaloizi (B C Si) sunt mai puţin stabile icircn privinţa rezistenţei la coroziune decacirct aliajele cristaline [3] La o concentratie de crom gt 8 materialele metalice amorfe se pasivează spontan metaloizii provocicircnd o concentrare a cromului icircn stratul de pasivare

Această concentrare depinde de natura metaloizilor din compoziţia sticlei metalice crescicircnd la adaosul de P şi atinge o valoare maximă cicircnd borul este icircnlocuit cu metaloizii P+C (la sticle metalice pe bază de fier) [3 4 47 143] Acest lucru este arătat icircn figura 514 unde este reprezentată viteza de coroziune pentru aliaje Fe-Cr (clasice) şi aliaje amorfe FeCrPC icircn funcţie de conţinutul de crom al aliajelor Se remarcă faptul că viteza de coroziune la aliajul amorf este de circa 60 de ori mai mică decacirct la aliajul Fe-Cr cristalin [4]

Viteza de coroziune determinată icircn soluţie 05 M NaCl pentru un aliaj amorf şi unul cristalin icircn funcţie de conţinutul de crom

Materialele nanocristaline se comportă diferit la coroziune faţă de cele cristaline şi amorfe De exemplu un aliaj de tip NiCrFeBSiC nanocristalin icircn proporţie de 50-60 are icircn limitele de grăunţi şi icircn interfeţe 40-50 atomi distribuiţi cvasialeator (faza amorfă) Aceşti atomi dezordonaţi datorită conţinutului energetic mai mare prin analogie cu mecanismul coroziunii icircn materialele metalice policristaline ar trebui să formeze anodul micropilelor locale icircn timp ce nanocristalitele cu dimensiuni de circa 5-6 nm (formate preponderent din solutia solida Niα) au conţinut energetic mai scăzut şi ar forma catodul micropilelor locale Un material nanocristalin ar fi format astfel dintr-un număr foarte mare de pile locale şi aria anodică (aflată icircn limitele de grăunţi) ar trebui să se dizolve ceea ce practic nu se observă Rezultă că mecanismul de coroziune icircn cazul materialelor nanocristaline (coroziune mai mică cu un ordin de mărime decacirct la sticlele metalice) nu este cel al micropilelor locale rezistenţa mare la coroziune a acestor materiale icircn comparaţie cu cazul metalelor policristaline fiind dată de pasivarea rapidă şi uniformitatea stratului protector

• Rezistenţa mecanică şi duritatea
• • Proprietăţi mecanice ale metalelor clasice şi a celor răcite rapid
  • • Limita de curgere funcţie de alungire pentru Pd cristalin şi nanocristalin
    • • Proprietăţi electrice ale aliajelor icircn stare amorfă şi cristalină
      • • Cristalin
        • Pd 83 Si 17

Legătura dintre limita de curgere respectiv dintre microduritate şi diametrul grăuntelui cristalin este dată de relaţiile empirice de tip Hall ndash Petch

Rp02 = Ri + K d-12

HV = H0 + K1 d-12

unde Ri este o constantă ce depinde de tensiunile interne din material K este un coeficient proporţional cu numărul dizlocaţiilor aglomerate la limitele de grăunţi Ho K1 sunt constante iar d este diametrul grăuntelui cristalin

Limita de curgere icircn funcţie de diametrul grăuntelui nanocristalin pentru aliajul Al-Ni-Mm(-Zr) dreapta de sus şi aluminiu forjat dreapta de jos Icircn figură sunt date şi ecuaţiile dreptelor de regresie pentru cele două aliaje

Valorile mai mari a proprietăţilor mecanice icircn cazul aliajelor răcite rapid pot fi explicate şi cu ajutorul teoriei generale a dislocaţiilor

Rezistenţa la oboseală a sticlelor metalice este mai mică decacirct a materialelor cristaline datorită

faptului că nu acţionează icircn acest caz un proces analog ecruisajului care să disperseze alunecarea localizată şi icircn felul acesta să extindă timpul necesar pentru naşterea fisurilor de oboseală

Comportarea la deformarea plastică

Sticlele metalice nu prezintă ecruisajul tipic pentru materialele metalice cristaline şi ca urmare limita de curgere şi limita de rupere sunt aproape egale

Sticlele metalice prezintă alungiri la rupere mici la solicitarea de icircntindere dar apar extrem de

ductile la scară macroscopică sub solicitării de tipul icircndoire icircncovoiere compresiune solicitări complexe din cursul laminării Astfel prin laminarea benzilor de sticlă metalică se pot obţine reduceri de secţiune de 10 ndash 80

Icircn cazul materialelor nanocristaline alungirea este determinată icircn special de proprietăţiile

mecanice ale matricei icircn care sunt grăunţii nanocristalini Spre deosebire de alungirile mici icircntacirclnite la aliajele amorfe răcite rapid icircn cazul aliajelor amorfe masive (bulk amorphous) s-a ajuns ca alungirea prin deformare plastică să atingă valori record de 15000 () Alungiri aşa de mari s-au obţinut la aliajul amorf masiv Mg60Cu30Y10 şi sunt mult mai mari decacirct icircn cazul aliajelor superplastice (de exemplu la aliajul superplastic Sm 62 Pb 38 (gr eutectic) alungirea maximă este de cca 5000

Proprietăţi electrice Sticlele metalice prezintă o rezistivitate electrică ridicată la temperaturi obişnuite şi devin

supraconductoare la temperaturi foarte joase Valoarea rezistivităţii electrice la sticlele metalice la temperatura mediului ambiant este relativ mare ~ 10-6 Ωmiddotm iar coeficientul de variaţie al rezistivităţii cu temperatura este mic Dependenţa de temperatură şi compoziţie a rezistivităţii electrice a sticlelor metalice este analoagă celei din aliajele lichide

Proprietăţi electrice ale aliajelor icircn stare amorfă şi cristalină

ρ x 10-8 [Ωm] α x 10-4 [K-1] Aliaj ( at) Amorf Cristalin Amorf Cristalin

Pd 83 Si 17 62 20 17 40 Ni32 Pd53 P15 119 38 22 21 Pd73 Ag7 Si20 97 40 - 16 La80 Al20 171 108 045 -

Aceste valori diferite pentru rezistivitate şi coeficientul de temperatură se pot explica prin

intermediul legii lui Mattiessen care arată că rezistivitatea electrică conţine termenii

DIT ρρρρ ++= unde ρT este un componenta rezistivităţi dependentă de temperatură ρI este rezistivitatea determinată de impunităţi iar ρD este rezistivitatea determinată de defectele statice Defectele punctuale precum şi atomii străini dizolvaţi influenţează rezistivitatea prin intermediul timpului de relaxare Prin călire se pot stabiliza la temperatura camerei faze dezordonate cu rezistivitate mare rii electronilor prin material

Proprietăţi magnetice Influenţa metaloizilor asupra proprietăţilor magnetice ale aliajelor amorfe şi nanocristaline pe bază de fier Influenţa concentraţiei metaloizilor din aliajele amorfe pe bază de Fe asupra momentului magnetic este mică icircn comparaţie cu cazul compuşilor cristalini cu aceeaşi metaloizi Această trăsătură poate fi datorată lipsei interacţiunii la distanţă sau efectelor structurii Contrar momentului magnetic temperatura Curie creşte gradat cu creşterea conţinutului de metaloizi icircn aliajele amorfe lucru care pare să sugereze că metaloizii B sau P joacă un rol semnificativ icircn aliajele amorfe prin interacţiunea la distanţă mică datorită unei legături covalente icircntre Fe şi metaloizi Aliajele amorfe ale Fe au temperatura Curie icircn domeniul 550 -750 K fiind icircn general mai mică pentru Fe -P şi mai mare pentru Fe-B şi Fe-B-Si

Influenţa concentraţiei metaloizilor B şi P asupra temperaturii Curie [107]

Figura 56 Momentul magnetic mediuatom Fe şi temperatura Curie ca o funcţie de

conţinutul de metaloizi M unde M = C Si Ge

cacircnd metaloizii respectivi sunt substituiţi metaloizilor B şi P din aliajele amorfe

Fe80BB20-xMx ş i Fe80P20-yMy [107]

Principala diferenţă icircntre aceşti metaloizi este dimensiunea atomică Astfel s-a trasat variaţia temperaturii Curie icircn funcţie de raza medie atomică a metaloizilor prezenţi r unde

2)()( NrMrr +

=

Icircn raport cu Fe şi Co există două grupe de metaloizi reprezentaţi prin liniile continue (1) şi (2) Una din grupe cuprinde B C (eventual şi N) care au dimensiuni atomice mai mici decacirct Fe sau Co şi care vor intra ca elemente interstiţiale ce ocupă ldquogolurile care apar inerent icircn icircmpachetarea densă haotică a metalului tranziţional Atomii din cealaltă grupă - P Si Ge As - au dimensiuni atomice mai mari decacirct Fe sau Co şi vor ocupa poziţiile substituţionale Această ipoteză este susţinută şi de faptul că densitatea aliajelor amorfe cu B este mai mare decacirct a celor cu P Se observă că pentru aliajele amorfe ale fierului creşterea razei atomice medii a metaloizilor prezenţi duce la creşterea puternică a temperaturii Curie icircn timp ce pentru aliajele cobaltului efectul este invers

Figura 57 Modificarea temperaturii Curie icircn aliaje amorfe Fe80M10-N10 acirci Co75M125-N125 ca o funcţie de raza atomică medie a metaloizilor M şi N [107]

Figura 58 Influenţa conţinutului de B asupra cacircmpului coercitiv al straturilor nanocristaline Fe735Cu1Nb3Si225

- xBBx la diferite temperaturi de recoacere [109]

Proprietăţile magnetice ale aliajelor amorfe şi nanocristaline uzuale

Lipsa ordinii atomice la distanţă face ca materialele amorfe să nu prezinte anizotropie magnetocristalină Acest fapt icircmpreună cu absenţa limitelor de grăunţi face ca aliajele amorfe să aibă excelente caracteristici de material magnetic moale

Proprietăţile unor aliaje magnetice amorfe

Material

Compoziţia

[]

micro4

(la 50 Hz şi 4 Am)

HC

[Am] BBS

[T] ρ

[gcm3] ρe

[μΩmiddotm] TC

[ordmC]

Aliaje amorfe

Fe80B20 - 4 16 74 14 375

Fe80P16C3B1 - 4 15 - 15 290 Fe40Ni40P14B6 40000 1 083 75 16 250 Aliaje clasice

Fe50Ni50 12000 4 155 825 045 440

Fe14Ni77Cu5Mo4 50000 ndash 130000

04 078 87 055 400

pentru aliajele amorfe compoziţia este dată icircn procente atomice iar pentru cele clasice icircn procente masice

Permeabilitatea magnetică efectivă şi inducţia de saturaţie pentru materialele magnetice moi

cacircmpul coercitiv permeabilitatea magnetică şi temperatura Curie sunt mai mici decacirct la cele cristaline Inducţia de saturaţie este limitată de adăugarea metaloizilor dar este comparabilă cu aceea a materialelor cristaline Avantajul mare al acestor aliaje este cacircmpul coercitiv mic şi icircndeosebi valorile mici ale pierderilor prin curenţi turbionari de cca 3 ori mai mici decacirct icircn materialele cristaline evident ca efect al metaloizilor P si B

Variaţia permeabilităţii iniţiale cu frecvenţa pentru aliaje amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale (aliajele amorfe au fost măsurate la ΔB=100 Gs la 45 Gs cele comerciale la ΔB=50 Gs)

Variaţia pierderilor icircn miez cu inducţia magnetică la diferite frecvenţe pentru aliajele amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale reprezentative

Dependenţa de temperatură a permeabilităţii iniţiale pentru aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 icircn stare amorfă şi icircn stare nanocristalină Icircn ultimii ani s-a dezvoltat o nouă clasă de materiale feromagnetice numite Finemet constacircnd din structuri ultrafine (nanocristaline) preparate prin cristalizarea incipientă a aliajelor amorfe Fe-Si-B cu adăugarea de Cu şi Nb [129-134] Aceste materiale au proprietăţi magnetice moi excelente cu aplicaţii pentru bobine de reactanţă transformatoare la fecvenţe icircnalte şi filme magnetice subţiri Au o structură ultrafină omogenă random formată din două faze grăunţi α-Fe-Si cu diametrul de 10-20 nm Tc=600 K cu un conţinut de 10-20atSi şi un component interfacial icircn jurul a 4-5 distanţe atomice grosime [131] Aceste aliaje au in general formula Fe-Cu-M-Si-B (M = Cr V Mo Nb Ta W) S-a dovedit că cele mai bune proprietăţi de material magnetic moale le are sistemul Fe-Cu-Nb-Si-B [130] iar icircn cadrul sistemului se remarcă aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 a cărui permeabilitate magnetică iniţială μlsquo (partea reală a permeabilităţii complexe) creşte mult prin trecerea de la starea amorfă la starea nanocristalină (fig512) [131] Tranziţia amorf - nanocristalin s-a obţinut printr-un tratament termic de recoacere icircn atmosfera de N

2 timp de o oră la 510-550degC Materialele magnetice amorfe datorită pierderilor energetice mici unei permeabilităţi ridicate unei curbe histerezis dreptunghiulare şi foarte icircnguste sau unei curbe histerezis liniare şi-au găsit o serie de aplicaţii la frecvenţe joase (miezuri de transformatoare cu dimensiuni şi costuri reduse) la frecvenţe icircnalte (miezuri de bobine pentru surse de alimentare transformatoare de icircnaltă frecvenţă acceleratoare de fascicole electronice de mare intensitate etc) icircn dispozitive electronice (senzori de cacircmp magnetic senzori de curent electric senzori de temperatură etc) icircn medicină (tratamentul hipotermiei senzori de respiraţie) icircn telecomunicaţii (transformatoare pentru eliminarea curenţilor de deplasare icircn transmisiile de precizie icircn pulsuri) icircn industria de automobile (senzori de presiune senzori de vitezometre filtre pentru reducerea zgomotului icircn sistemul audio) etc [115137] Materialele magnetice moi nanocristaline datorită combinaţiei unice de proprietăţi magnetice pe care le prezintă (anizotropie magnetică neglijabilă magnetostricţiune foarte mică inducţie de saturaţie mare permeabilitate mare pierderi energetice foarte mici stabilitate la temperaturi ridicate) cacirct şi datorită puternicei dezvoltări industriale a procedeelor de producere a benzilor amorfe şi a posibilităţilor de control riguros a condiţiilor termice şi de cacircmp magnetic la tratamentul termic de cristalizare incipientă au devenit foarte competitive icircn raport cu aliajele cristaline clasice şi cu feritele magnetice icircn domeniul aplicaţiilor electronice moderne Icircn prezent se estimează utilizarea acestor materiale magnetice pentru industria electronică la un nivel de cca 1000 tonean [142] icircn diverse tipuri de transformatoare bobine şi amplificatoare

Rezistenţa la coroziune

Coroziunea poate fi definitauml ca un fenomen de degradare şi chiar de distrugere a unui corp solid

sub acţiunea mediului Peste 35 din produsul brut mondial este consumat anual prin coroziune Factorii definitorii implicaţi icircn coroziunea materialelor metalice sunt bull materialul metalic - prin compoziţia structura neomogenităţile macroscopice şi

microscopice tensiunile etc bull mediul - prin natura chimică concentraţia icircn elemente reactive şi impurităţi presiunea

temperatura viteza de deplasare bull interfaţa mediumaterial metalic - prin cinetica reacţiilor natura şi localizarea produşilor de

reacţie

Rezistenţa la coroziune pentru unele aliaje cu structurauml cristalină şi amorfauml

Materialul

Indice de penetrare [mman]

Mediu coroziv

(t=30degC)

Observaţii

Fe α 10 HCl 1N

Corp masiv (cristalin)

Oţel INOX 304 (18Cr8Ni)

0010 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Oţel inox 316 L (17Cr14Ni25Mo)

0006 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Sticlă metalică 50Ni 39Mo8Cr15B ( at)

00051 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm Sticlămetalică 50Ni6Mo18Cr44Fe16B(at)

00020 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm

Materialele amorfe (sticlele metalice) avicircnd icircn compoziţie metaloizi sunt termodinamic metastabile din care cauză sunt foarte active chimic Reactivitatea foarte mare face ca aceste materiale să se pasiveze foarte rapid prin crearea pe suprafaţa lor a unui film de pasivare protector Filmul creat prin pasivarea spontană rapidă este amorf monolitic şi ductil formarea lui fiind favorizată de structura monofazică de solutie solidă omogenă a materialului metalic amorf

Materiale metalice amorfe cu metaloizi (B C Si) sunt mai puţin stabile icircn privinţa rezistenţei la coroziune decacirct aliajele cristaline [3] La o concentratie de crom gt 8 materialele metalice amorfe se pasivează spontan metaloizii provocicircnd o concentrare a cromului icircn stratul de pasivare

Această concentrare depinde de natura metaloizilor din compoziţia sticlei metalice crescicircnd la adaosul de P şi atinge o valoare maximă cicircnd borul este icircnlocuit cu metaloizii P+C (la sticle metalice pe bază de fier) [3 4 47 143] Acest lucru este arătat icircn figura 514 unde este reprezentată viteza de coroziune pentru aliaje Fe-Cr (clasice) şi aliaje amorfe FeCrPC icircn funcţie de conţinutul de crom al aliajelor Se remarcă faptul că viteza de coroziune la aliajul amorf este de circa 60 de ori mai mică decacirct la aliajul Fe-Cr cristalin [4]

Viteza de coroziune determinată icircn soluţie 05 M NaCl pentru un aliaj amorf şi unul cristalin icircn funcţie de conţinutul de crom

Materialele nanocristaline se comportă diferit la coroziune faţă de cele cristaline şi amorfe De exemplu un aliaj de tip NiCrFeBSiC nanocristalin icircn proporţie de 50-60 are icircn limitele de grăunţi şi icircn interfeţe 40-50 atomi distribuiţi cvasialeator (faza amorfă) Aceşti atomi dezordonaţi datorită conţinutului energetic mai mare prin analogie cu mecanismul coroziunii icircn materialele metalice policristaline ar trebui să formeze anodul micropilelor locale icircn timp ce nanocristalitele cu dimensiuni de circa 5-6 nm (formate preponderent din solutia solida Niα) au conţinut energetic mai scăzut şi ar forma catodul micropilelor locale Un material nanocristalin ar fi format astfel dintr-un număr foarte mare de pile locale şi aria anodică (aflată icircn limitele de grăunţi) ar trebui să se dizolve ceea ce practic nu se observă Rezultă că mecanismul de coroziune icircn cazul materialelor nanocristaline (coroziune mai mică cu un ordin de mărime decacirct la sticlele metalice) nu este cel al micropilelor locale rezistenţa mare la coroziune a acestor materiale icircn comparaţie cu cazul metalelor policristaline fiind dată de pasivarea rapidă şi uniformitatea stratului protector

• Rezistenţa mecanică şi duritatea
• • Proprietăţi mecanice ale metalelor clasice şi a celor răcite rapid
  • • Limita de curgere funcţie de alungire pentru Pd cristalin şi nanocristalin
    • • Proprietăţi electrice ale aliajelor icircn stare amorfă şi cristalină
      • • Cristalin
        • Pd 83 Si 17

Comportarea la deformarea plastică

Sticlele metalice nu prezintă ecruisajul tipic pentru materialele metalice cristaline şi ca urmare limita de curgere şi limita de rupere sunt aproape egale

Sticlele metalice prezintă alungiri la rupere mici la solicitarea de icircntindere dar apar extrem de

ductile la scară macroscopică sub solicitării de tipul icircndoire icircncovoiere compresiune solicitări complexe din cursul laminării Astfel prin laminarea benzilor de sticlă metalică se pot obţine reduceri de secţiune de 10 ndash 80

Icircn cazul materialelor nanocristaline alungirea este determinată icircn special de proprietăţiile

mecanice ale matricei icircn care sunt grăunţii nanocristalini Spre deosebire de alungirile mici icircntacirclnite la aliajele amorfe răcite rapid icircn cazul aliajelor amorfe masive (bulk amorphous) s-a ajuns ca alungirea prin deformare plastică să atingă valori record de 15000 () Alungiri aşa de mari s-au obţinut la aliajul amorf masiv Mg60Cu30Y10 şi sunt mult mai mari decacirct icircn cazul aliajelor superplastice (de exemplu la aliajul superplastic Sm 62 Pb 38 (gr eutectic) alungirea maximă este de cca 5000

Proprietăţi electrice Sticlele metalice prezintă o rezistivitate electrică ridicată la temperaturi obişnuite şi devin

supraconductoare la temperaturi foarte joase Valoarea rezistivităţii electrice la sticlele metalice la temperatura mediului ambiant este relativ mare ~ 10-6 Ωmiddotm iar coeficientul de variaţie al rezistivităţii cu temperatura este mic Dependenţa de temperatură şi compoziţie a rezistivităţii electrice a sticlelor metalice este analoagă celei din aliajele lichide

Proprietăţi electrice ale aliajelor icircn stare amorfă şi cristalină

ρ x 10-8 [Ωm] α x 10-4 [K-1] Aliaj ( at) Amorf Cristalin Amorf Cristalin

Pd 83 Si 17 62 20 17 40 Ni32 Pd53 P15 119 38 22 21 Pd73 Ag7 Si20 97 40 - 16 La80 Al20 171 108 045 -

Aceste valori diferite pentru rezistivitate şi coeficientul de temperatură se pot explica prin

intermediul legii lui Mattiessen care arată că rezistivitatea electrică conţine termenii

DIT ρρρρ ++= unde ρT este un componenta rezistivităţi dependentă de temperatură ρI este rezistivitatea determinată de impunităţi iar ρD este rezistivitatea determinată de defectele statice Defectele punctuale precum şi atomii străini dizolvaţi influenţează rezistivitatea prin intermediul timpului de relaxare Prin călire se pot stabiliza la temperatura camerei faze dezordonate cu rezistivitate mare rii electronilor prin material

Proprietăţi magnetice Influenţa metaloizilor asupra proprietăţilor magnetice ale aliajelor amorfe şi nanocristaline pe bază de fier Influenţa concentraţiei metaloizilor din aliajele amorfe pe bază de Fe asupra momentului magnetic este mică icircn comparaţie cu cazul compuşilor cristalini cu aceeaşi metaloizi Această trăsătură poate fi datorată lipsei interacţiunii la distanţă sau efectelor structurii Contrar momentului magnetic temperatura Curie creşte gradat cu creşterea conţinutului de metaloizi icircn aliajele amorfe lucru care pare să sugereze că metaloizii B sau P joacă un rol semnificativ icircn aliajele amorfe prin interacţiunea la distanţă mică datorită unei legături covalente icircntre Fe şi metaloizi Aliajele amorfe ale Fe au temperatura Curie icircn domeniul 550 -750 K fiind icircn general mai mică pentru Fe -P şi mai mare pentru Fe-B şi Fe-B-Si

Influenţa concentraţiei metaloizilor B şi P asupra temperaturii Curie [107]

Figura 56 Momentul magnetic mediuatom Fe şi temperatura Curie ca o funcţie de

conţinutul de metaloizi M unde M = C Si Ge

cacircnd metaloizii respectivi sunt substituiţi metaloizilor B şi P din aliajele amorfe

Fe80BB20-xMx ş i Fe80P20-yMy [107]

Principala diferenţă icircntre aceşti metaloizi este dimensiunea atomică Astfel s-a trasat variaţia temperaturii Curie icircn funcţie de raza medie atomică a metaloizilor prezenţi r unde

2)()( NrMrr +

=

Icircn raport cu Fe şi Co există două grupe de metaloizi reprezentaţi prin liniile continue (1) şi (2) Una din grupe cuprinde B C (eventual şi N) care au dimensiuni atomice mai mici decacirct Fe sau Co şi care vor intra ca elemente interstiţiale ce ocupă ldquogolurile care apar inerent icircn icircmpachetarea densă haotică a metalului tranziţional Atomii din cealaltă grupă - P Si Ge As - au dimensiuni atomice mai mari decacirct Fe sau Co şi vor ocupa poziţiile substituţionale Această ipoteză este susţinută şi de faptul că densitatea aliajelor amorfe cu B este mai mare decacirct a celor cu P Se observă că pentru aliajele amorfe ale fierului creşterea razei atomice medii a metaloizilor prezenţi duce la creşterea puternică a temperaturii Curie icircn timp ce pentru aliajele cobaltului efectul este invers

Figura 57 Modificarea temperaturii Curie icircn aliaje amorfe Fe80M10-N10 acirci Co75M125-N125 ca o funcţie de raza atomică medie a metaloizilor M şi N [107]

Figura 58 Influenţa conţinutului de B asupra cacircmpului coercitiv al straturilor nanocristaline Fe735Cu1Nb3Si225

- xBBx la diferite temperaturi de recoacere [109]

Proprietăţile magnetice ale aliajelor amorfe şi nanocristaline uzuale

Lipsa ordinii atomice la distanţă face ca materialele amorfe să nu prezinte anizotropie magnetocristalină Acest fapt icircmpreună cu absenţa limitelor de grăunţi face ca aliajele amorfe să aibă excelente caracteristici de material magnetic moale

Proprietăţile unor aliaje magnetice amorfe

Material

Compoziţia

[]

micro4

(la 50 Hz şi 4 Am)

HC

[Am] BBS

[T] ρ

[gcm3] ρe

[μΩmiddotm] TC

[ordmC]

Aliaje amorfe

Fe80B20 - 4 16 74 14 375

Fe80P16C3B1 - 4 15 - 15 290 Fe40Ni40P14B6 40000 1 083 75 16 250 Aliaje clasice

Fe50Ni50 12000 4 155 825 045 440

Fe14Ni77Cu5Mo4 50000 ndash 130000

04 078 87 055 400

pentru aliajele amorfe compoziţia este dată icircn procente atomice iar pentru cele clasice icircn procente masice

Permeabilitatea magnetică efectivă şi inducţia de saturaţie pentru materialele magnetice moi

cacircmpul coercitiv permeabilitatea magnetică şi temperatura Curie sunt mai mici decacirct la cele cristaline Inducţia de saturaţie este limitată de adăugarea metaloizilor dar este comparabilă cu aceea a materialelor cristaline Avantajul mare al acestor aliaje este cacircmpul coercitiv mic şi icircndeosebi valorile mici ale pierderilor prin curenţi turbionari de cca 3 ori mai mici decacirct icircn materialele cristaline evident ca efect al metaloizilor P si B

Variaţia permeabilităţii iniţiale cu frecvenţa pentru aliaje amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale (aliajele amorfe au fost măsurate la ΔB=100 Gs la 45 Gs cele comerciale la ΔB=50 Gs)

Variaţia pierderilor icircn miez cu inducţia magnetică la diferite frecvenţe pentru aliajele amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale reprezentative

Dependenţa de temperatură a permeabilităţii iniţiale pentru aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 icircn stare amorfă şi icircn stare nanocristalină Icircn ultimii ani s-a dezvoltat o nouă clasă de materiale feromagnetice numite Finemet constacircnd din structuri ultrafine (nanocristaline) preparate prin cristalizarea incipientă a aliajelor amorfe Fe-Si-B cu adăugarea de Cu şi Nb [129-134] Aceste materiale au proprietăţi magnetice moi excelente cu aplicaţii pentru bobine de reactanţă transformatoare la fecvenţe icircnalte şi filme magnetice subţiri Au o structură ultrafină omogenă random formată din două faze grăunţi α-Fe-Si cu diametrul de 10-20 nm Tc=600 K cu un conţinut de 10-20atSi şi un component interfacial icircn jurul a 4-5 distanţe atomice grosime [131] Aceste aliaje au in general formula Fe-Cu-M-Si-B (M = Cr V Mo Nb Ta W) S-a dovedit că cele mai bune proprietăţi de material magnetic moale le are sistemul Fe-Cu-Nb-Si-B [130] iar icircn cadrul sistemului se remarcă aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 a cărui permeabilitate magnetică iniţială μlsquo (partea reală a permeabilităţii complexe) creşte mult prin trecerea de la starea amorfă la starea nanocristalină (fig512) [131] Tranziţia amorf - nanocristalin s-a obţinut printr-un tratament termic de recoacere icircn atmosfera de N

2 timp de o oră la 510-550degC Materialele magnetice amorfe datorită pierderilor energetice mici unei permeabilităţi ridicate unei curbe histerezis dreptunghiulare şi foarte icircnguste sau unei curbe histerezis liniare şi-au găsit o serie de aplicaţii la frecvenţe joase (miezuri de transformatoare cu dimensiuni şi costuri reduse) la frecvenţe icircnalte (miezuri de bobine pentru surse de alimentare transformatoare de icircnaltă frecvenţă acceleratoare de fascicole electronice de mare intensitate etc) icircn dispozitive electronice (senzori de cacircmp magnetic senzori de curent electric senzori de temperatură etc) icircn medicină (tratamentul hipotermiei senzori de respiraţie) icircn telecomunicaţii (transformatoare pentru eliminarea curenţilor de deplasare icircn transmisiile de precizie icircn pulsuri) icircn industria de automobile (senzori de presiune senzori de vitezometre filtre pentru reducerea zgomotului icircn sistemul audio) etc [115137] Materialele magnetice moi nanocristaline datorită combinaţiei unice de proprietăţi magnetice pe care le prezintă (anizotropie magnetică neglijabilă magnetostricţiune foarte mică inducţie de saturaţie mare permeabilitate mare pierderi energetice foarte mici stabilitate la temperaturi ridicate) cacirct şi datorită puternicei dezvoltări industriale a procedeelor de producere a benzilor amorfe şi a posibilităţilor de control riguros a condiţiilor termice şi de cacircmp magnetic la tratamentul termic de cristalizare incipientă au devenit foarte competitive icircn raport cu aliajele cristaline clasice şi cu feritele magnetice icircn domeniul aplicaţiilor electronice moderne Icircn prezent se estimează utilizarea acestor materiale magnetice pentru industria electronică la un nivel de cca 1000 tonean [142] icircn diverse tipuri de transformatoare bobine şi amplificatoare

Rezistenţa la coroziune

Coroziunea poate fi definitauml ca un fenomen de degradare şi chiar de distrugere a unui corp solid

sub acţiunea mediului Peste 35 din produsul brut mondial este consumat anual prin coroziune Factorii definitorii implicaţi icircn coroziunea materialelor metalice sunt bull materialul metalic - prin compoziţia structura neomogenităţile macroscopice şi

microscopice tensiunile etc bull mediul - prin natura chimică concentraţia icircn elemente reactive şi impurităţi presiunea

temperatura viteza de deplasare bull interfaţa mediumaterial metalic - prin cinetica reacţiilor natura şi localizarea produşilor de

reacţie

Rezistenţa la coroziune pentru unele aliaje cu structurauml cristalină şi amorfauml

Materialul

Indice de penetrare [mman]

Mediu coroziv

(t=30degC)

Observaţii

Fe α 10 HCl 1N

Corp masiv (cristalin)

Oţel INOX 304 (18Cr8Ni)

0010 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Oţel inox 316 L (17Cr14Ni25Mo)

0006 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Sticlă metalică 50Ni 39Mo8Cr15B ( at)

00051 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm Sticlămetalică 50Ni6Mo18Cr44Fe16B(at)

00020 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm

Materialele amorfe (sticlele metalice) avicircnd icircn compoziţie metaloizi sunt termodinamic metastabile din care cauză sunt foarte active chimic Reactivitatea foarte mare face ca aceste materiale să se pasiveze foarte rapid prin crearea pe suprafaţa lor a unui film de pasivare protector Filmul creat prin pasivarea spontană rapidă este amorf monolitic şi ductil formarea lui fiind favorizată de structura monofazică de solutie solidă omogenă a materialului metalic amorf

Materiale metalice amorfe cu metaloizi (B C Si) sunt mai puţin stabile icircn privinţa rezistenţei la coroziune decacirct aliajele cristaline [3] La o concentratie de crom gt 8 materialele metalice amorfe se pasivează spontan metaloizii provocicircnd o concentrare a cromului icircn stratul de pasivare

Această concentrare depinde de natura metaloizilor din compoziţia sticlei metalice crescicircnd la adaosul de P şi atinge o valoare maximă cicircnd borul este icircnlocuit cu metaloizii P+C (la sticle metalice pe bază de fier) [3 4 47 143] Acest lucru este arătat icircn figura 514 unde este reprezentată viteza de coroziune pentru aliaje Fe-Cr (clasice) şi aliaje amorfe FeCrPC icircn funcţie de conţinutul de crom al aliajelor Se remarcă faptul că viteza de coroziune la aliajul amorf este de circa 60 de ori mai mică decacirct la aliajul Fe-Cr cristalin [4]

Viteza de coroziune determinată icircn soluţie 05 M NaCl pentru un aliaj amorf şi unul cristalin icircn funcţie de conţinutul de crom

Materialele nanocristaline se comportă diferit la coroziune faţă de cele cristaline şi amorfe De exemplu un aliaj de tip NiCrFeBSiC nanocristalin icircn proporţie de 50-60 are icircn limitele de grăunţi şi icircn interfeţe 40-50 atomi distribuiţi cvasialeator (faza amorfă) Aceşti atomi dezordonaţi datorită conţinutului energetic mai mare prin analogie cu mecanismul coroziunii icircn materialele metalice policristaline ar trebui să formeze anodul micropilelor locale icircn timp ce nanocristalitele cu dimensiuni de circa 5-6 nm (formate preponderent din solutia solida Niα) au conţinut energetic mai scăzut şi ar forma catodul micropilelor locale Un material nanocristalin ar fi format astfel dintr-un număr foarte mare de pile locale şi aria anodică (aflată icircn limitele de grăunţi) ar trebui să se dizolve ceea ce practic nu se observă Rezultă că mecanismul de coroziune icircn cazul materialelor nanocristaline (coroziune mai mică cu un ordin de mărime decacirct la sticlele metalice) nu este cel al micropilelor locale rezistenţa mare la coroziune a acestor materiale icircn comparaţie cu cazul metalelor policristaline fiind dată de pasivarea rapidă şi uniformitatea stratului protector

• Rezistenţa mecanică şi duritatea
• • Proprietăţi mecanice ale metalelor clasice şi a celor răcite rapid
  • • Limita de curgere funcţie de alungire pentru Pd cristalin şi nanocristalin
    • • Proprietăţi electrice ale aliajelor icircn stare amorfă şi cristalină
      • • Cristalin
        • Pd 83 Si 17

Proprietăţi magnetice Influenţa metaloizilor asupra proprietăţilor magnetice ale aliajelor amorfe şi nanocristaline pe bază de fier Influenţa concentraţiei metaloizilor din aliajele amorfe pe bază de Fe asupra momentului magnetic este mică icircn comparaţie cu cazul compuşilor cristalini cu aceeaşi metaloizi Această trăsătură poate fi datorată lipsei interacţiunii la distanţă sau efectelor structurii Contrar momentului magnetic temperatura Curie creşte gradat cu creşterea conţinutului de metaloizi icircn aliajele amorfe lucru care pare să sugereze că metaloizii B sau P joacă un rol semnificativ icircn aliajele amorfe prin interacţiunea la distanţă mică datorită unei legături covalente icircntre Fe şi metaloizi Aliajele amorfe ale Fe au temperatura Curie icircn domeniul 550 -750 K fiind icircn general mai mică pentru Fe -P şi mai mare pentru Fe-B şi Fe-B-Si

Influenţa concentraţiei metaloizilor B şi P asupra temperaturii Curie [107]

Figura 56 Momentul magnetic mediuatom Fe şi temperatura Curie ca o funcţie de

conţinutul de metaloizi M unde M = C Si Ge

cacircnd metaloizii respectivi sunt substituiţi metaloizilor B şi P din aliajele amorfe

Fe80BB20-xMx ş i Fe80P20-yMy [107]

Principala diferenţă icircntre aceşti metaloizi este dimensiunea atomică Astfel s-a trasat variaţia temperaturii Curie icircn funcţie de raza medie atomică a metaloizilor prezenţi r unde

2)()( NrMrr +

=

Icircn raport cu Fe şi Co există două grupe de metaloizi reprezentaţi prin liniile continue (1) şi (2) Una din grupe cuprinde B C (eventual şi N) care au dimensiuni atomice mai mici decacirct Fe sau Co şi care vor intra ca elemente interstiţiale ce ocupă ldquogolurile care apar inerent icircn icircmpachetarea densă haotică a metalului tranziţional Atomii din cealaltă grupă - P Si Ge As - au dimensiuni atomice mai mari decacirct Fe sau Co şi vor ocupa poziţiile substituţionale Această ipoteză este susţinută şi de faptul că densitatea aliajelor amorfe cu B este mai mare decacirct a celor cu P Se observă că pentru aliajele amorfe ale fierului creşterea razei atomice medii a metaloizilor prezenţi duce la creşterea puternică a temperaturii Curie icircn timp ce pentru aliajele cobaltului efectul este invers

Figura 57 Modificarea temperaturii Curie icircn aliaje amorfe Fe80M10-N10 acirci Co75M125-N125 ca o funcţie de raza atomică medie a metaloizilor M şi N [107]

Figura 58 Influenţa conţinutului de B asupra cacircmpului coercitiv al straturilor nanocristaline Fe735Cu1Nb3Si225

- xBBx la diferite temperaturi de recoacere [109]

Proprietăţile magnetice ale aliajelor amorfe şi nanocristaline uzuale

Lipsa ordinii atomice la distanţă face ca materialele amorfe să nu prezinte anizotropie magnetocristalină Acest fapt icircmpreună cu absenţa limitelor de grăunţi face ca aliajele amorfe să aibă excelente caracteristici de material magnetic moale

Proprietăţile unor aliaje magnetice amorfe

Material

Compoziţia

[]

micro4

(la 50 Hz şi 4 Am)

HC

[Am] BBS

[T] ρ

[gcm3] ρe

[μΩmiddotm] TC

[ordmC]

Aliaje amorfe

Fe80B20 - 4 16 74 14 375

Fe80P16C3B1 - 4 15 - 15 290 Fe40Ni40P14B6 40000 1 083 75 16 250 Aliaje clasice

Fe50Ni50 12000 4 155 825 045 440

Fe14Ni77Cu5Mo4 50000 ndash 130000

04 078 87 055 400

pentru aliajele amorfe compoziţia este dată icircn procente atomice iar pentru cele clasice icircn procente masice

Permeabilitatea magnetică efectivă şi inducţia de saturaţie pentru materialele magnetice moi

cacircmpul coercitiv permeabilitatea magnetică şi temperatura Curie sunt mai mici decacirct la cele cristaline Inducţia de saturaţie este limitată de adăugarea metaloizilor dar este comparabilă cu aceea a materialelor cristaline Avantajul mare al acestor aliaje este cacircmpul coercitiv mic şi icircndeosebi valorile mici ale pierderilor prin curenţi turbionari de cca 3 ori mai mici decacirct icircn materialele cristaline evident ca efect al metaloizilor P si B

Variaţia permeabilităţii iniţiale cu frecvenţa pentru aliaje amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale (aliajele amorfe au fost măsurate la ΔB=100 Gs la 45 Gs cele comerciale la ΔB=50 Gs)

Variaţia pierderilor icircn miez cu inducţia magnetică la diferite frecvenţe pentru aliajele amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale reprezentative

Dependenţa de temperatură a permeabilităţii iniţiale pentru aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 icircn stare amorfă şi icircn stare nanocristalină Icircn ultimii ani s-a dezvoltat o nouă clasă de materiale feromagnetice numite Finemet constacircnd din structuri ultrafine (nanocristaline) preparate prin cristalizarea incipientă a aliajelor amorfe Fe-Si-B cu adăugarea de Cu şi Nb [129-134] Aceste materiale au proprietăţi magnetice moi excelente cu aplicaţii pentru bobine de reactanţă transformatoare la fecvenţe icircnalte şi filme magnetice subţiri Au o structură ultrafină omogenă random formată din două faze grăunţi α-Fe-Si cu diametrul de 10-20 nm Tc=600 K cu un conţinut de 10-20atSi şi un component interfacial icircn jurul a 4-5 distanţe atomice grosime [131] Aceste aliaje au in general formula Fe-Cu-M-Si-B (M = Cr V Mo Nb Ta W) S-a dovedit că cele mai bune proprietăţi de material magnetic moale le are sistemul Fe-Cu-Nb-Si-B [130] iar icircn cadrul sistemului se remarcă aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 a cărui permeabilitate magnetică iniţială μlsquo (partea reală a permeabilităţii complexe) creşte mult prin trecerea de la starea amorfă la starea nanocristalină (fig512) [131] Tranziţia amorf - nanocristalin s-a obţinut printr-un tratament termic de recoacere icircn atmosfera de N

2 timp de o oră la 510-550degC Materialele magnetice amorfe datorită pierderilor energetice mici unei permeabilităţi ridicate unei curbe histerezis dreptunghiulare şi foarte icircnguste sau unei curbe histerezis liniare şi-au găsit o serie de aplicaţii la frecvenţe joase (miezuri de transformatoare cu dimensiuni şi costuri reduse) la frecvenţe icircnalte (miezuri de bobine pentru surse de alimentare transformatoare de icircnaltă frecvenţă acceleratoare de fascicole electronice de mare intensitate etc) icircn dispozitive electronice (senzori de cacircmp magnetic senzori de curent electric senzori de temperatură etc) icircn medicină (tratamentul hipotermiei senzori de respiraţie) icircn telecomunicaţii (transformatoare pentru eliminarea curenţilor de deplasare icircn transmisiile de precizie icircn pulsuri) icircn industria de automobile (senzori de presiune senzori de vitezometre filtre pentru reducerea zgomotului icircn sistemul audio) etc [115137] Materialele magnetice moi nanocristaline datorită combinaţiei unice de proprietăţi magnetice pe care le prezintă (anizotropie magnetică neglijabilă magnetostricţiune foarte mică inducţie de saturaţie mare permeabilitate mare pierderi energetice foarte mici stabilitate la temperaturi ridicate) cacirct şi datorită puternicei dezvoltări industriale a procedeelor de producere a benzilor amorfe şi a posibilităţilor de control riguros a condiţiilor termice şi de cacircmp magnetic la tratamentul termic de cristalizare incipientă au devenit foarte competitive icircn raport cu aliajele cristaline clasice şi cu feritele magnetice icircn domeniul aplicaţiilor electronice moderne Icircn prezent se estimează utilizarea acestor materiale magnetice pentru industria electronică la un nivel de cca 1000 tonean [142] icircn diverse tipuri de transformatoare bobine şi amplificatoare

Rezistenţa la coroziune

Coroziunea poate fi definitauml ca un fenomen de degradare şi chiar de distrugere a unui corp solid

sub acţiunea mediului Peste 35 din produsul brut mondial este consumat anual prin coroziune Factorii definitorii implicaţi icircn coroziunea materialelor metalice sunt bull materialul metalic - prin compoziţia structura neomogenităţile macroscopice şi

microscopice tensiunile etc bull mediul - prin natura chimică concentraţia icircn elemente reactive şi impurităţi presiunea

temperatura viteza de deplasare bull interfaţa mediumaterial metalic - prin cinetica reacţiilor natura şi localizarea produşilor de

reacţie

Rezistenţa la coroziune pentru unele aliaje cu structurauml cristalină şi amorfauml

Materialul

Indice de penetrare [mman]

Mediu coroziv

(t=30degC)

Observaţii

Fe α 10 HCl 1N

Corp masiv (cristalin)

Oţel INOX 304 (18Cr8Ni)

0010 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Oţel inox 316 L (17Cr14Ni25Mo)

0006 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Sticlă metalică 50Ni 39Mo8Cr15B ( at)

00051 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm Sticlămetalică 50Ni6Mo18Cr44Fe16B(at)

00020 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm

Materialele amorfe (sticlele metalice) avicircnd icircn compoziţie metaloizi sunt termodinamic metastabile din care cauză sunt foarte active chimic Reactivitatea foarte mare face ca aceste materiale să se pasiveze foarte rapid prin crearea pe suprafaţa lor a unui film de pasivare protector Filmul creat prin pasivarea spontană rapidă este amorf monolitic şi ductil formarea lui fiind favorizată de structura monofazică de solutie solidă omogenă a materialului metalic amorf

Materiale metalice amorfe cu metaloizi (B C Si) sunt mai puţin stabile icircn privinţa rezistenţei la coroziune decacirct aliajele cristaline [3] La o concentratie de crom gt 8 materialele metalice amorfe se pasivează spontan metaloizii provocicircnd o concentrare a cromului icircn stratul de pasivare

Această concentrare depinde de natura metaloizilor din compoziţia sticlei metalice crescicircnd la adaosul de P şi atinge o valoare maximă cicircnd borul este icircnlocuit cu metaloizii P+C (la sticle metalice pe bază de fier) [3 4 47 143] Acest lucru este arătat icircn figura 514 unde este reprezentată viteza de coroziune pentru aliaje Fe-Cr (clasice) şi aliaje amorfe FeCrPC icircn funcţie de conţinutul de crom al aliajelor Se remarcă faptul că viteza de coroziune la aliajul amorf este de circa 60 de ori mai mică decacirct la aliajul Fe-Cr cristalin [4]

Viteza de coroziune determinată icircn soluţie 05 M NaCl pentru un aliaj amorf şi unul cristalin icircn funcţie de conţinutul de crom

Materialele nanocristaline se comportă diferit la coroziune faţă de cele cristaline şi amorfe De exemplu un aliaj de tip NiCrFeBSiC nanocristalin icircn proporţie de 50-60 are icircn limitele de grăunţi şi icircn interfeţe 40-50 atomi distribuiţi cvasialeator (faza amorfă) Aceşti atomi dezordonaţi datorită conţinutului energetic mai mare prin analogie cu mecanismul coroziunii icircn materialele metalice policristaline ar trebui să formeze anodul micropilelor locale icircn timp ce nanocristalitele cu dimensiuni de circa 5-6 nm (formate preponderent din solutia solida Niα) au conţinut energetic mai scăzut şi ar forma catodul micropilelor locale Un material nanocristalin ar fi format astfel dintr-un număr foarte mare de pile locale şi aria anodică (aflată icircn limitele de grăunţi) ar trebui să se dizolve ceea ce practic nu se observă Rezultă că mecanismul de coroziune icircn cazul materialelor nanocristaline (coroziune mai mică cu un ordin de mărime decacirct la sticlele metalice) nu este cel al micropilelor locale rezistenţa mare la coroziune a acestor materiale icircn comparaţie cu cazul metalelor policristaline fiind dată de pasivarea rapidă şi uniformitatea stratului protector

• Rezistenţa mecanică şi duritatea
• • Proprietăţi mecanice ale metalelor clasice şi a celor răcite rapid
  • • Limita de curgere funcţie de alungire pentru Pd cristalin şi nanocristalin
    • • Proprietăţi electrice ale aliajelor icircn stare amorfă şi cristalină
      • • Cristalin
        • Pd 83 Si 17

Principala diferenţă icircntre aceşti metaloizi este dimensiunea atomică Astfel s-a trasat variaţia temperaturii Curie icircn funcţie de raza medie atomică a metaloizilor prezenţi r unde

2)()( NrMrr +

=

Icircn raport cu Fe şi Co există două grupe de metaloizi reprezentaţi prin liniile continue (1) şi (2) Una din grupe cuprinde B C (eventual şi N) care au dimensiuni atomice mai mici decacirct Fe sau Co şi care vor intra ca elemente interstiţiale ce ocupă ldquogolurile care apar inerent icircn icircmpachetarea densă haotică a metalului tranziţional Atomii din cealaltă grupă - P Si Ge As - au dimensiuni atomice mai mari decacirct Fe sau Co şi vor ocupa poziţiile substituţionale Această ipoteză este susţinută şi de faptul că densitatea aliajelor amorfe cu B este mai mare decacirct a celor cu P Se observă că pentru aliajele amorfe ale fierului creşterea razei atomice medii a metaloizilor prezenţi duce la creşterea puternică a temperaturii Curie icircn timp ce pentru aliajele cobaltului efectul este invers

Figura 57 Modificarea temperaturii Curie icircn aliaje amorfe Fe80M10-N10 acirci Co75M125-N125 ca o funcţie de raza atomică medie a metaloizilor M şi N [107]

Figura 58 Influenţa conţinutului de B asupra cacircmpului coercitiv al straturilor nanocristaline Fe735Cu1Nb3Si225

- xBBx la diferite temperaturi de recoacere [109]

Proprietăţile magnetice ale aliajelor amorfe şi nanocristaline uzuale

Lipsa ordinii atomice la distanţă face ca materialele amorfe să nu prezinte anizotropie magnetocristalină Acest fapt icircmpreună cu absenţa limitelor de grăunţi face ca aliajele amorfe să aibă excelente caracteristici de material magnetic moale

Proprietăţile unor aliaje magnetice amorfe

Material

Compoziţia

[]

micro4

(la 50 Hz şi 4 Am)

HC

[Am] BBS

[T] ρ

[gcm3] ρe

[μΩmiddotm] TC

[ordmC]

Aliaje amorfe

Fe80B20 - 4 16 74 14 375

Fe80P16C3B1 - 4 15 - 15 290 Fe40Ni40P14B6 40000 1 083 75 16 250 Aliaje clasice

Fe50Ni50 12000 4 155 825 045 440

Fe14Ni77Cu5Mo4 50000 ndash 130000

04 078 87 055 400

pentru aliajele amorfe compoziţia este dată icircn procente atomice iar pentru cele clasice icircn procente masice

Permeabilitatea magnetică efectivă şi inducţia de saturaţie pentru materialele magnetice moi

cacircmpul coercitiv permeabilitatea magnetică şi temperatura Curie sunt mai mici decacirct la cele cristaline Inducţia de saturaţie este limitată de adăugarea metaloizilor dar este comparabilă cu aceea a materialelor cristaline Avantajul mare al acestor aliaje este cacircmpul coercitiv mic şi icircndeosebi valorile mici ale pierderilor prin curenţi turbionari de cca 3 ori mai mici decacirct icircn materialele cristaline evident ca efect al metaloizilor P si B

Variaţia permeabilităţii iniţiale cu frecvenţa pentru aliaje amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale (aliajele amorfe au fost măsurate la ΔB=100 Gs la 45 Gs cele comerciale la ΔB=50 Gs)

Variaţia pierderilor icircn miez cu inducţia magnetică la diferite frecvenţe pentru aliajele amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale reprezentative

Dependenţa de temperatură a permeabilităţii iniţiale pentru aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 icircn stare amorfă şi icircn stare nanocristalină Icircn ultimii ani s-a dezvoltat o nouă clasă de materiale feromagnetice numite Finemet constacircnd din structuri ultrafine (nanocristaline) preparate prin cristalizarea incipientă a aliajelor amorfe Fe-Si-B cu adăugarea de Cu şi Nb [129-134] Aceste materiale au proprietăţi magnetice moi excelente cu aplicaţii pentru bobine de reactanţă transformatoare la fecvenţe icircnalte şi filme magnetice subţiri Au o structură ultrafină omogenă random formată din două faze grăunţi α-Fe-Si cu diametrul de 10-20 nm Tc=600 K cu un conţinut de 10-20atSi şi un component interfacial icircn jurul a 4-5 distanţe atomice grosime [131] Aceste aliaje au in general formula Fe-Cu-M-Si-B (M = Cr V Mo Nb Ta W) S-a dovedit că cele mai bune proprietăţi de material magnetic moale le are sistemul Fe-Cu-Nb-Si-B [130] iar icircn cadrul sistemului se remarcă aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 a cărui permeabilitate magnetică iniţială μlsquo (partea reală a permeabilităţii complexe) creşte mult prin trecerea de la starea amorfă la starea nanocristalină (fig512) [131] Tranziţia amorf - nanocristalin s-a obţinut printr-un tratament termic de recoacere icircn atmosfera de N

2 timp de o oră la 510-550degC Materialele magnetice amorfe datorită pierderilor energetice mici unei permeabilităţi ridicate unei curbe histerezis dreptunghiulare şi foarte icircnguste sau unei curbe histerezis liniare şi-au găsit o serie de aplicaţii la frecvenţe joase (miezuri de transformatoare cu dimensiuni şi costuri reduse) la frecvenţe icircnalte (miezuri de bobine pentru surse de alimentare transformatoare de icircnaltă frecvenţă acceleratoare de fascicole electronice de mare intensitate etc) icircn dispozitive electronice (senzori de cacircmp magnetic senzori de curent electric senzori de temperatură etc) icircn medicină (tratamentul hipotermiei senzori de respiraţie) icircn telecomunicaţii (transformatoare pentru eliminarea curenţilor de deplasare icircn transmisiile de precizie icircn pulsuri) icircn industria de automobile (senzori de presiune senzori de vitezometre filtre pentru reducerea zgomotului icircn sistemul audio) etc [115137] Materialele magnetice moi nanocristaline datorită combinaţiei unice de proprietăţi magnetice pe care le prezintă (anizotropie magnetică neglijabilă magnetostricţiune foarte mică inducţie de saturaţie mare permeabilitate mare pierderi energetice foarte mici stabilitate la temperaturi ridicate) cacirct şi datorită puternicei dezvoltări industriale a procedeelor de producere a benzilor amorfe şi a posibilităţilor de control riguros a condiţiilor termice şi de cacircmp magnetic la tratamentul termic de cristalizare incipientă au devenit foarte competitive icircn raport cu aliajele cristaline clasice şi cu feritele magnetice icircn domeniul aplicaţiilor electronice moderne Icircn prezent se estimează utilizarea acestor materiale magnetice pentru industria electronică la un nivel de cca 1000 tonean [142] icircn diverse tipuri de transformatoare bobine şi amplificatoare

Rezistenţa la coroziune

Coroziunea poate fi definitauml ca un fenomen de degradare şi chiar de distrugere a unui corp solid

sub acţiunea mediului Peste 35 din produsul brut mondial este consumat anual prin coroziune Factorii definitorii implicaţi icircn coroziunea materialelor metalice sunt bull materialul metalic - prin compoziţia structura neomogenităţile macroscopice şi

microscopice tensiunile etc bull mediul - prin natura chimică concentraţia icircn elemente reactive şi impurităţi presiunea

temperatura viteza de deplasare bull interfaţa mediumaterial metalic - prin cinetica reacţiilor natura şi localizarea produşilor de

reacţie

Rezistenţa la coroziune pentru unele aliaje cu structurauml cristalină şi amorfauml

Materialul

Indice de penetrare [mman]

Mediu coroziv

(t=30degC)

Observaţii

Fe α 10 HCl 1N

Corp masiv (cristalin)

Oţel INOX 304 (18Cr8Ni)

0010 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Oţel inox 316 L (17Cr14Ni25Mo)

0006 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Sticlă metalică 50Ni 39Mo8Cr15B ( at)

00051 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm Sticlămetalică 50Ni6Mo18Cr44Fe16B(at)

00020 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm

Materialele amorfe (sticlele metalice) avicircnd icircn compoziţie metaloizi sunt termodinamic metastabile din care cauză sunt foarte active chimic Reactivitatea foarte mare face ca aceste materiale să se pasiveze foarte rapid prin crearea pe suprafaţa lor a unui film de pasivare protector Filmul creat prin pasivarea spontană rapidă este amorf monolitic şi ductil formarea lui fiind favorizată de structura monofazică de solutie solidă omogenă a materialului metalic amorf

Materiale metalice amorfe cu metaloizi (B C Si) sunt mai puţin stabile icircn privinţa rezistenţei la coroziune decacirct aliajele cristaline [3] La o concentratie de crom gt 8 materialele metalice amorfe se pasivează spontan metaloizii provocicircnd o concentrare a cromului icircn stratul de pasivare

Această concentrare depinde de natura metaloizilor din compoziţia sticlei metalice crescicircnd la adaosul de P şi atinge o valoare maximă cicircnd borul este icircnlocuit cu metaloizii P+C (la sticle metalice pe bază de fier) [3 4 47 143] Acest lucru este arătat icircn figura 514 unde este reprezentată viteza de coroziune pentru aliaje Fe-Cr (clasice) şi aliaje amorfe FeCrPC icircn funcţie de conţinutul de crom al aliajelor Se remarcă faptul că viteza de coroziune la aliajul amorf este de circa 60 de ori mai mică decacirct la aliajul Fe-Cr cristalin [4]

Viteza de coroziune determinată icircn soluţie 05 M NaCl pentru un aliaj amorf şi unul cristalin icircn funcţie de conţinutul de crom

Materialele nanocristaline se comportă diferit la coroziune faţă de cele cristaline şi amorfe De exemplu un aliaj de tip NiCrFeBSiC nanocristalin icircn proporţie de 50-60 are icircn limitele de grăunţi şi icircn interfeţe 40-50 atomi distribuiţi cvasialeator (faza amorfă) Aceşti atomi dezordonaţi datorită conţinutului energetic mai mare prin analogie cu mecanismul coroziunii icircn materialele metalice policristaline ar trebui să formeze anodul micropilelor locale icircn timp ce nanocristalitele cu dimensiuni de circa 5-6 nm (formate preponderent din solutia solida Niα) au conţinut energetic mai scăzut şi ar forma catodul micropilelor locale Un material nanocristalin ar fi format astfel dintr-un număr foarte mare de pile locale şi aria anodică (aflată icircn limitele de grăunţi) ar trebui să se dizolve ceea ce practic nu se observă Rezultă că mecanismul de coroziune icircn cazul materialelor nanocristaline (coroziune mai mică cu un ordin de mărime decacirct la sticlele metalice) nu este cel al micropilelor locale rezistenţa mare la coroziune a acestor materiale icircn comparaţie cu cazul metalelor policristaline fiind dată de pasivarea rapidă şi uniformitatea stratului protector

• Rezistenţa mecanică şi duritatea
• • Proprietăţi mecanice ale metalelor clasice şi a celor răcite rapid
  • • Limita de curgere funcţie de alungire pentru Pd cristalin şi nanocristalin
    • • Proprietăţi electrice ale aliajelor icircn stare amorfă şi cristalină
      • • Cristalin
        • Pd 83 Si 17

Proprietăţile magnetice ale aliajelor amorfe şi nanocristaline uzuale

Lipsa ordinii atomice la distanţă face ca materialele amorfe să nu prezinte anizotropie magnetocristalină Acest fapt icircmpreună cu absenţa limitelor de grăunţi face ca aliajele amorfe să aibă excelente caracteristici de material magnetic moale

Proprietăţile unor aliaje magnetice amorfe

Material

Compoziţia

[]

micro4

(la 50 Hz şi 4 Am)

HC

[Am] BBS

[T] ρ

[gcm3] ρe

[μΩmiddotm] TC

[ordmC]

Aliaje amorfe

Fe80B20 - 4 16 74 14 375

Fe80P16C3B1 - 4 15 - 15 290 Fe40Ni40P14B6 40000 1 083 75 16 250 Aliaje clasice

Fe50Ni50 12000 4 155 825 045 440

Fe14Ni77Cu5Mo4 50000 ndash 130000

04 078 87 055 400

pentru aliajele amorfe compoziţia este dată icircn procente atomice iar pentru cele clasice icircn procente masice

Permeabilitatea magnetică efectivă şi inducţia de saturaţie pentru materialele magnetice moi

cacircmpul coercitiv permeabilitatea magnetică şi temperatura Curie sunt mai mici decacirct la cele cristaline Inducţia de saturaţie este limitată de adăugarea metaloizilor dar este comparabilă cu aceea a materialelor cristaline Avantajul mare al acestor aliaje este cacircmpul coercitiv mic şi icircndeosebi valorile mici ale pierderilor prin curenţi turbionari de cca 3 ori mai mici decacirct icircn materialele cristaline evident ca efect al metaloizilor P si B

Variaţia permeabilităţii iniţiale cu frecvenţa pentru aliaje amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale (aliajele amorfe au fost măsurate la ΔB=100 Gs la 45 Gs cele comerciale la ΔB=50 Gs)

Variaţia pierderilor icircn miez cu inducţia magnetică la diferite frecvenţe pentru aliajele amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale reprezentative

Dependenţa de temperatură a permeabilităţii iniţiale pentru aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 icircn stare amorfă şi icircn stare nanocristalină Icircn ultimii ani s-a dezvoltat o nouă clasă de materiale feromagnetice numite Finemet constacircnd din structuri ultrafine (nanocristaline) preparate prin cristalizarea incipientă a aliajelor amorfe Fe-Si-B cu adăugarea de Cu şi Nb [129-134] Aceste materiale au proprietăţi magnetice moi excelente cu aplicaţii pentru bobine de reactanţă transformatoare la fecvenţe icircnalte şi filme magnetice subţiri Au o structură ultrafină omogenă random formată din două faze grăunţi α-Fe-Si cu diametrul de 10-20 nm Tc=600 K cu un conţinut de 10-20atSi şi un component interfacial icircn jurul a 4-5 distanţe atomice grosime [131] Aceste aliaje au in general formula Fe-Cu-M-Si-B (M = Cr V Mo Nb Ta W) S-a dovedit că cele mai bune proprietăţi de material magnetic moale le are sistemul Fe-Cu-Nb-Si-B [130] iar icircn cadrul sistemului se remarcă aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 a cărui permeabilitate magnetică iniţială μlsquo (partea reală a permeabilităţii complexe) creşte mult prin trecerea de la starea amorfă la starea nanocristalină (fig512) [131] Tranziţia amorf - nanocristalin s-a obţinut printr-un tratament termic de recoacere icircn atmosfera de N

2 timp de o oră la 510-550degC Materialele magnetice amorfe datorită pierderilor energetice mici unei permeabilităţi ridicate unei curbe histerezis dreptunghiulare şi foarte icircnguste sau unei curbe histerezis liniare şi-au găsit o serie de aplicaţii la frecvenţe joase (miezuri de transformatoare cu dimensiuni şi costuri reduse) la frecvenţe icircnalte (miezuri de bobine pentru surse de alimentare transformatoare de icircnaltă frecvenţă acceleratoare de fascicole electronice de mare intensitate etc) icircn dispozitive electronice (senzori de cacircmp magnetic senzori de curent electric senzori de temperatură etc) icircn medicină (tratamentul hipotermiei senzori de respiraţie) icircn telecomunicaţii (transformatoare pentru eliminarea curenţilor de deplasare icircn transmisiile de precizie icircn pulsuri) icircn industria de automobile (senzori de presiune senzori de vitezometre filtre pentru reducerea zgomotului icircn sistemul audio) etc [115137] Materialele magnetice moi nanocristaline datorită combinaţiei unice de proprietăţi magnetice pe care le prezintă (anizotropie magnetică neglijabilă magnetostricţiune foarte mică inducţie de saturaţie mare permeabilitate mare pierderi energetice foarte mici stabilitate la temperaturi ridicate) cacirct şi datorită puternicei dezvoltări industriale a procedeelor de producere a benzilor amorfe şi a posibilităţilor de control riguros a condiţiilor termice şi de cacircmp magnetic la tratamentul termic de cristalizare incipientă au devenit foarte competitive icircn raport cu aliajele cristaline clasice şi cu feritele magnetice icircn domeniul aplicaţiilor electronice moderne Icircn prezent se estimează utilizarea acestor materiale magnetice pentru industria electronică la un nivel de cca 1000 tonean [142] icircn diverse tipuri de transformatoare bobine şi amplificatoare

Rezistenţa la coroziune

Coroziunea poate fi definitauml ca un fenomen de degradare şi chiar de distrugere a unui corp solid

sub acţiunea mediului Peste 35 din produsul brut mondial este consumat anual prin coroziune Factorii definitorii implicaţi icircn coroziunea materialelor metalice sunt bull materialul metalic - prin compoziţia structura neomogenităţile macroscopice şi

microscopice tensiunile etc bull mediul - prin natura chimică concentraţia icircn elemente reactive şi impurităţi presiunea

temperatura viteza de deplasare bull interfaţa mediumaterial metalic - prin cinetica reacţiilor natura şi localizarea produşilor de

reacţie

Rezistenţa la coroziune pentru unele aliaje cu structurauml cristalină şi amorfauml

Materialul

Indice de penetrare [mman]

Mediu coroziv

(t=30degC)

Observaţii

Fe α 10 HCl 1N

Corp masiv (cristalin)

Oţel INOX 304 (18Cr8Ni)

0010 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Oţel inox 316 L (17Cr14Ni25Mo)

0006 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Sticlă metalică 50Ni 39Mo8Cr15B ( at)

00051 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm Sticlămetalică 50Ni6Mo18Cr44Fe16B(at)

00020 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm

Materialele amorfe (sticlele metalice) avicircnd icircn compoziţie metaloizi sunt termodinamic metastabile din care cauză sunt foarte active chimic Reactivitatea foarte mare face ca aceste materiale să se pasiveze foarte rapid prin crearea pe suprafaţa lor a unui film de pasivare protector Filmul creat prin pasivarea spontană rapidă este amorf monolitic şi ductil formarea lui fiind favorizată de structura monofazică de solutie solidă omogenă a materialului metalic amorf

Materiale metalice amorfe cu metaloizi (B C Si) sunt mai puţin stabile icircn privinţa rezistenţei la coroziune decacirct aliajele cristaline [3] La o concentratie de crom gt 8 materialele metalice amorfe se pasivează spontan metaloizii provocicircnd o concentrare a cromului icircn stratul de pasivare

Această concentrare depinde de natura metaloizilor din compoziţia sticlei metalice crescicircnd la adaosul de P şi atinge o valoare maximă cicircnd borul este icircnlocuit cu metaloizii P+C (la sticle metalice pe bază de fier) [3 4 47 143] Acest lucru este arătat icircn figura 514 unde este reprezentată viteza de coroziune pentru aliaje Fe-Cr (clasice) şi aliaje amorfe FeCrPC icircn funcţie de conţinutul de crom al aliajelor Se remarcă faptul că viteza de coroziune la aliajul amorf este de circa 60 de ori mai mică decacirct la aliajul Fe-Cr cristalin [4]

Viteza de coroziune determinată icircn soluţie 05 M NaCl pentru un aliaj amorf şi unul cristalin icircn funcţie de conţinutul de crom

Materialele nanocristaline se comportă diferit la coroziune faţă de cele cristaline şi amorfe De exemplu un aliaj de tip NiCrFeBSiC nanocristalin icircn proporţie de 50-60 are icircn limitele de grăunţi şi icircn interfeţe 40-50 atomi distribuiţi cvasialeator (faza amorfă) Aceşti atomi dezordonaţi datorită conţinutului energetic mai mare prin analogie cu mecanismul coroziunii icircn materialele metalice policristaline ar trebui să formeze anodul micropilelor locale icircn timp ce nanocristalitele cu dimensiuni de circa 5-6 nm (formate preponderent din solutia solida Niα) au conţinut energetic mai scăzut şi ar forma catodul micropilelor locale Un material nanocristalin ar fi format astfel dintr-un număr foarte mare de pile locale şi aria anodică (aflată icircn limitele de grăunţi) ar trebui să se dizolve ceea ce practic nu se observă Rezultă că mecanismul de coroziune icircn cazul materialelor nanocristaline (coroziune mai mică cu un ordin de mărime decacirct la sticlele metalice) nu este cel al micropilelor locale rezistenţa mare la coroziune a acestor materiale icircn comparaţie cu cazul metalelor policristaline fiind dată de pasivarea rapidă şi uniformitatea stratului protector

• Rezistenţa mecanică şi duritatea
• • Proprietăţi mecanice ale metalelor clasice şi a celor răcite rapid
  • • Limita de curgere funcţie de alungire pentru Pd cristalin şi nanocristalin
    • • Proprietăţi electrice ale aliajelor icircn stare amorfă şi cristalină
      • • Cristalin
        • Pd 83 Si 17

cacircmpul coercitiv permeabilitatea magnetică şi temperatura Curie sunt mai mici decacirct la cele cristaline Inducţia de saturaţie este limitată de adăugarea metaloizilor dar este comparabilă cu aceea a materialelor cristaline Avantajul mare al acestor aliaje este cacircmpul coercitiv mic şi icircndeosebi valorile mici ale pierderilor prin curenţi turbionari de cca 3 ori mai mici decacirct icircn materialele cristaline evident ca efect al metaloizilor P si B

Variaţia permeabilităţii iniţiale cu frecvenţa pentru aliaje amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale (aliajele amorfe au fost măsurate la ΔB=100 Gs la 45 Gs cele comerciale la ΔB=50 Gs)

Variaţia pierderilor icircn miez cu inducţia magnetică la diferite frecvenţe pentru aliajele amorfe şi cacircteva aliaje cristaline comerciale reprezentative

Dependenţa de temperatură a permeabilităţii iniţiale pentru aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 icircn stare amorfă şi icircn stare nanocristalină Icircn ultimii ani s-a dezvoltat o nouă clasă de materiale feromagnetice numite Finemet constacircnd din structuri ultrafine (nanocristaline) preparate prin cristalizarea incipientă a aliajelor amorfe Fe-Si-B cu adăugarea de Cu şi Nb [129-134] Aceste materiale au proprietăţi magnetice moi excelente cu aplicaţii pentru bobine de reactanţă transformatoare la fecvenţe icircnalte şi filme magnetice subţiri Au o structură ultrafină omogenă random formată din două faze grăunţi α-Fe-Si cu diametrul de 10-20 nm Tc=600 K cu un conţinut de 10-20atSi şi un component interfacial icircn jurul a 4-5 distanţe atomice grosime [131] Aceste aliaje au in general formula Fe-Cu-M-Si-B (M = Cr V Mo Nb Ta W) S-a dovedit că cele mai bune proprietăţi de material magnetic moale le are sistemul Fe-Cu-Nb-Si-B [130] iar icircn cadrul sistemului se remarcă aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 a cărui permeabilitate magnetică iniţială μlsquo (partea reală a permeabilităţii complexe) creşte mult prin trecerea de la starea amorfă la starea nanocristalină (fig512) [131] Tranziţia amorf - nanocristalin s-a obţinut printr-un tratament termic de recoacere icircn atmosfera de N

2 timp de o oră la 510-550degC Materialele magnetice amorfe datorită pierderilor energetice mici unei permeabilităţi ridicate unei curbe histerezis dreptunghiulare şi foarte icircnguste sau unei curbe histerezis liniare şi-au găsit o serie de aplicaţii la frecvenţe joase (miezuri de transformatoare cu dimensiuni şi costuri reduse) la frecvenţe icircnalte (miezuri de bobine pentru surse de alimentare transformatoare de icircnaltă frecvenţă acceleratoare de fascicole electronice de mare intensitate etc) icircn dispozitive electronice (senzori de cacircmp magnetic senzori de curent electric senzori de temperatură etc) icircn medicină (tratamentul hipotermiei senzori de respiraţie) icircn telecomunicaţii (transformatoare pentru eliminarea curenţilor de deplasare icircn transmisiile de precizie icircn pulsuri) icircn industria de automobile (senzori de presiune senzori de vitezometre filtre pentru reducerea zgomotului icircn sistemul audio) etc [115137] Materialele magnetice moi nanocristaline datorită combinaţiei unice de proprietăţi magnetice pe care le prezintă (anizotropie magnetică neglijabilă magnetostricţiune foarte mică inducţie de saturaţie mare permeabilitate mare pierderi energetice foarte mici stabilitate la temperaturi ridicate) cacirct şi datorită puternicei dezvoltări industriale a procedeelor de producere a benzilor amorfe şi a posibilităţilor de control riguros a condiţiilor termice şi de cacircmp magnetic la tratamentul termic de cristalizare incipientă au devenit foarte competitive icircn raport cu aliajele cristaline clasice şi cu feritele magnetice icircn domeniul aplicaţiilor electronice moderne Icircn prezent se estimează utilizarea acestor materiale magnetice pentru industria electronică la un nivel de cca 1000 tonean [142] icircn diverse tipuri de transformatoare bobine şi amplificatoare

Rezistenţa la coroziune

Coroziunea poate fi definitauml ca un fenomen de degradare şi chiar de distrugere a unui corp solid

sub acţiunea mediului Peste 35 din produsul brut mondial este consumat anual prin coroziune Factorii definitorii implicaţi icircn coroziunea materialelor metalice sunt bull materialul metalic - prin compoziţia structura neomogenităţile macroscopice şi

microscopice tensiunile etc bull mediul - prin natura chimică concentraţia icircn elemente reactive şi impurităţi presiunea

temperatura viteza de deplasare bull interfaţa mediumaterial metalic - prin cinetica reacţiilor natura şi localizarea produşilor de

reacţie

Rezistenţa la coroziune pentru unele aliaje cu structurauml cristalină şi amorfauml

Materialul

Indice de penetrare [mman]

Mediu coroziv

(t=30degC)

Observaţii

Fe α 10 HCl 1N

Corp masiv (cristalin)

Oţel INOX 304 (18Cr8Ni)

0010 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Oţel inox 316 L (17Cr14Ni25Mo)

0006 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Sticlă metalică 50Ni 39Mo8Cr15B ( at)

00051 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm Sticlămetalică 50Ni6Mo18Cr44Fe16B(at)

00020 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm

Materialele amorfe (sticlele metalice) avicircnd icircn compoziţie metaloizi sunt termodinamic metastabile din care cauză sunt foarte active chimic Reactivitatea foarte mare face ca aceste materiale să se pasiveze foarte rapid prin crearea pe suprafaţa lor a unui film de pasivare protector Filmul creat prin pasivarea spontană rapidă este amorf monolitic şi ductil formarea lui fiind favorizată de structura monofazică de solutie solidă omogenă a materialului metalic amorf

Materiale metalice amorfe cu metaloizi (B C Si) sunt mai puţin stabile icircn privinţa rezistenţei la coroziune decacirct aliajele cristaline [3] La o concentratie de crom gt 8 materialele metalice amorfe se pasivează spontan metaloizii provocicircnd o concentrare a cromului icircn stratul de pasivare

Această concentrare depinde de natura metaloizilor din compoziţia sticlei metalice crescicircnd la adaosul de P şi atinge o valoare maximă cicircnd borul este icircnlocuit cu metaloizii P+C (la sticle metalice pe bază de fier) [3 4 47 143] Acest lucru este arătat icircn figura 514 unde este reprezentată viteza de coroziune pentru aliaje Fe-Cr (clasice) şi aliaje amorfe FeCrPC icircn funcţie de conţinutul de crom al aliajelor Se remarcă faptul că viteza de coroziune la aliajul amorf este de circa 60 de ori mai mică decacirct la aliajul Fe-Cr cristalin [4]

Viteza de coroziune determinată icircn soluţie 05 M NaCl pentru un aliaj amorf şi unul cristalin icircn funcţie de conţinutul de crom

Materialele nanocristaline se comportă diferit la coroziune faţă de cele cristaline şi amorfe De exemplu un aliaj de tip NiCrFeBSiC nanocristalin icircn proporţie de 50-60 are icircn limitele de grăunţi şi icircn interfeţe 40-50 atomi distribuiţi cvasialeator (faza amorfă) Aceşti atomi dezordonaţi datorită conţinutului energetic mai mare prin analogie cu mecanismul coroziunii icircn materialele metalice policristaline ar trebui să formeze anodul micropilelor locale icircn timp ce nanocristalitele cu dimensiuni de circa 5-6 nm (formate preponderent din solutia solida Niα) au conţinut energetic mai scăzut şi ar forma catodul micropilelor locale Un material nanocristalin ar fi format astfel dintr-un număr foarte mare de pile locale şi aria anodică (aflată icircn limitele de grăunţi) ar trebui să se dizolve ceea ce practic nu se observă Rezultă că mecanismul de coroziune icircn cazul materialelor nanocristaline (coroziune mai mică cu un ordin de mărime decacirct la sticlele metalice) nu este cel al micropilelor locale rezistenţa mare la coroziune a acestor materiale icircn comparaţie cu cazul metalelor policristaline fiind dată de pasivarea rapidă şi uniformitatea stratului protector

• Rezistenţa mecanică şi duritatea
• • Proprietăţi mecanice ale metalelor clasice şi a celor răcite rapid
  • • Limita de curgere funcţie de alungire pentru Pd cristalin şi nanocristalin
    • • Proprietăţi electrice ale aliajelor icircn stare amorfă şi cristalină
      • • Cristalin
        • Pd 83 Si 17

Dependenţa de temperatură a permeabilităţii iniţiale pentru aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 icircn stare amorfă şi icircn stare nanocristalină Icircn ultimii ani s-a dezvoltat o nouă clasă de materiale feromagnetice numite Finemet constacircnd din structuri ultrafine (nanocristaline) preparate prin cristalizarea incipientă a aliajelor amorfe Fe-Si-B cu adăugarea de Cu şi Nb [129-134] Aceste materiale au proprietăţi magnetice moi excelente cu aplicaţii pentru bobine de reactanţă transformatoare la fecvenţe icircnalte şi filme magnetice subţiri Au o structură ultrafină omogenă random formată din două faze grăunţi α-Fe-Si cu diametrul de 10-20 nm Tc=600 K cu un conţinut de 10-20atSi şi un component interfacial icircn jurul a 4-5 distanţe atomice grosime [131] Aceste aliaje au in general formula Fe-Cu-M-Si-B (M = Cr V Mo Nb Ta W) S-a dovedit că cele mai bune proprietăţi de material magnetic moale le are sistemul Fe-Cu-Nb-Si-B [130] iar icircn cadrul sistemului se remarcă aliajul Fe735Cu1Nb3Si135BB9 a cărui permeabilitate magnetică iniţială μlsquo (partea reală a permeabilităţii complexe) creşte mult prin trecerea de la starea amorfă la starea nanocristalină (fig512) [131] Tranziţia amorf - nanocristalin s-a obţinut printr-un tratament termic de recoacere icircn atmosfera de N

2 timp de o oră la 510-550degC Materialele magnetice amorfe datorită pierderilor energetice mici unei permeabilităţi ridicate unei curbe histerezis dreptunghiulare şi foarte icircnguste sau unei curbe histerezis liniare şi-au găsit o serie de aplicaţii la frecvenţe joase (miezuri de transformatoare cu dimensiuni şi costuri reduse) la frecvenţe icircnalte (miezuri de bobine pentru surse de alimentare transformatoare de icircnaltă frecvenţă acceleratoare de fascicole electronice de mare intensitate etc) icircn dispozitive electronice (senzori de cacircmp magnetic senzori de curent electric senzori de temperatură etc) icircn medicină (tratamentul hipotermiei senzori de respiraţie) icircn telecomunicaţii (transformatoare pentru eliminarea curenţilor de deplasare icircn transmisiile de precizie icircn pulsuri) icircn industria de automobile (senzori de presiune senzori de vitezometre filtre pentru reducerea zgomotului icircn sistemul audio) etc [115137] Materialele magnetice moi nanocristaline datorită combinaţiei unice de proprietăţi magnetice pe care le prezintă (anizotropie magnetică neglijabilă magnetostricţiune foarte mică inducţie de saturaţie mare permeabilitate mare pierderi energetice foarte mici stabilitate la temperaturi ridicate) cacirct şi datorită puternicei dezvoltări industriale a procedeelor de producere a benzilor amorfe şi a posibilităţilor de control riguros a condiţiilor termice şi de cacircmp magnetic la tratamentul termic de cristalizare incipientă au devenit foarte competitive icircn raport cu aliajele cristaline clasice şi cu feritele magnetice icircn domeniul aplicaţiilor electronice moderne Icircn prezent se estimează utilizarea acestor materiale magnetice pentru industria electronică la un nivel de cca 1000 tonean [142] icircn diverse tipuri de transformatoare bobine şi amplificatoare

Rezistenţa la coroziune

Coroziunea poate fi definitauml ca un fenomen de degradare şi chiar de distrugere a unui corp solid

sub acţiunea mediului Peste 35 din produsul brut mondial este consumat anual prin coroziune Factorii definitorii implicaţi icircn coroziunea materialelor metalice sunt bull materialul metalic - prin compoziţia structura neomogenităţile macroscopice şi

microscopice tensiunile etc bull mediul - prin natura chimică concentraţia icircn elemente reactive şi impurităţi presiunea

temperatura viteza de deplasare bull interfaţa mediumaterial metalic - prin cinetica reacţiilor natura şi localizarea produşilor de

reacţie

Rezistenţa la coroziune pentru unele aliaje cu structurauml cristalină şi amorfauml

Materialul

Indice de penetrare [mman]

Mediu coroziv

(t=30degC)

Observaţii

Fe α 10 HCl 1N

Corp masiv (cristalin)

Oţel INOX 304 (18Cr8Ni)

0010 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Oţel inox 316 L (17Cr14Ni25Mo)

0006 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Sticlă metalică 50Ni 39Mo8Cr15B ( at)

00051 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm Sticlămetalică 50Ni6Mo18Cr44Fe16B(at)

00020 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm

Materialele amorfe (sticlele metalice) avicircnd icircn compoziţie metaloizi sunt termodinamic metastabile din care cauză sunt foarte active chimic Reactivitatea foarte mare face ca aceste materiale să se pasiveze foarte rapid prin crearea pe suprafaţa lor a unui film de pasivare protector Filmul creat prin pasivarea spontană rapidă este amorf monolitic şi ductil formarea lui fiind favorizată de structura monofazică de solutie solidă omogenă a materialului metalic amorf

Materiale metalice amorfe cu metaloizi (B C Si) sunt mai puţin stabile icircn privinţa rezistenţei la coroziune decacirct aliajele cristaline [3] La o concentratie de crom gt 8 materialele metalice amorfe se pasivează spontan metaloizii provocicircnd o concentrare a cromului icircn stratul de pasivare

Această concentrare depinde de natura metaloizilor din compoziţia sticlei metalice crescicircnd la adaosul de P şi atinge o valoare maximă cicircnd borul este icircnlocuit cu metaloizii P+C (la sticle metalice pe bază de fier) [3 4 47 143] Acest lucru este arătat icircn figura 514 unde este reprezentată viteza de coroziune pentru aliaje Fe-Cr (clasice) şi aliaje amorfe FeCrPC icircn funcţie de conţinutul de crom al aliajelor Se remarcă faptul că viteza de coroziune la aliajul amorf este de circa 60 de ori mai mică decacirct la aliajul Fe-Cr cristalin [4]

Viteza de coroziune determinată icircn soluţie 05 M NaCl pentru un aliaj amorf şi unul cristalin icircn funcţie de conţinutul de crom

Materialele nanocristaline se comportă diferit la coroziune faţă de cele cristaline şi amorfe De exemplu un aliaj de tip NiCrFeBSiC nanocristalin icircn proporţie de 50-60 are icircn limitele de grăunţi şi icircn interfeţe 40-50 atomi distribuiţi cvasialeator (faza amorfă) Aceşti atomi dezordonaţi datorită conţinutului energetic mai mare prin analogie cu mecanismul coroziunii icircn materialele metalice policristaline ar trebui să formeze anodul micropilelor locale icircn timp ce nanocristalitele cu dimensiuni de circa 5-6 nm (formate preponderent din solutia solida Niα) au conţinut energetic mai scăzut şi ar forma catodul micropilelor locale Un material nanocristalin ar fi format astfel dintr-un număr foarte mare de pile locale şi aria anodică (aflată icircn limitele de grăunţi) ar trebui să se dizolve ceea ce practic nu se observă Rezultă că mecanismul de coroziune icircn cazul materialelor nanocristaline (coroziune mai mică cu un ordin de mărime decacirct la sticlele metalice) nu este cel al micropilelor locale rezistenţa mare la coroziune a acestor materiale icircn comparaţie cu cazul metalelor policristaline fiind dată de pasivarea rapidă şi uniformitatea stratului protector

• Rezistenţa mecanică şi duritatea
• • Proprietăţi mecanice ale metalelor clasice şi a celor răcite rapid
  • • Limita de curgere funcţie de alungire pentru Pd cristalin şi nanocristalin
    • • Proprietăţi electrice ale aliajelor icircn stare amorfă şi cristalină
      • • Cristalin
        • Pd 83 Si 17

Rezistenţa la coroziune

Coroziunea poate fi definitauml ca un fenomen de degradare şi chiar de distrugere a unui corp solid

sub acţiunea mediului Peste 35 din produsul brut mondial este consumat anual prin coroziune Factorii definitorii implicaţi icircn coroziunea materialelor metalice sunt bull materialul metalic - prin compoziţia structura neomogenităţile macroscopice şi

microscopice tensiunile etc bull mediul - prin natura chimică concentraţia icircn elemente reactive şi impurităţi presiunea

temperatura viteza de deplasare bull interfaţa mediumaterial metalic - prin cinetica reacţiilor natura şi localizarea produşilor de

reacţie

Rezistenţa la coroziune pentru unele aliaje cu structurauml cristalină şi amorfauml

Materialul

Indice de penetrare [mman]

Mediu coroziv

(t=30degC)

Observaţii

Fe α 10 HCl 1N

Corp masiv (cristalin)

Oţel INOX 304 (18Cr8Ni)

0010 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Oţel inox 316 L (17Cr14Ni25Mo)

0006 HCl 1N

corp masiv (cristalin)

Sticlă metalică 50Ni 39Mo8Cr15B ( at)

00051 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm Sticlămetalică 50Ni6Mo18Cr44Fe16B(at)

00020 HCl 1N

Strat metalizat cu plasmă (amorf)

lt 100 μm

Materialele amorfe (sticlele metalice) avicircnd icircn compoziţie metaloizi sunt termodinamic metastabile din care cauză sunt foarte active chimic Reactivitatea foarte mare face ca aceste materiale să se pasiveze foarte rapid prin crearea pe suprafaţa lor a unui film de pasivare protector Filmul creat prin pasivarea spontană rapidă este amorf monolitic şi ductil formarea lui fiind favorizată de structura monofazică de solutie solidă omogenă a materialului metalic amorf

Materiale metalice amorfe cu metaloizi (B C Si) sunt mai puţin stabile icircn privinţa rezistenţei la coroziune decacirct aliajele cristaline [3] La o concentratie de crom gt 8 materialele metalice amorfe se pasivează spontan metaloizii provocicircnd o concentrare a cromului icircn stratul de pasivare

Această concentrare depinde de natura metaloizilor din compoziţia sticlei metalice crescicircnd la adaosul de P şi atinge o valoare maximă cicircnd borul este icircnlocuit cu metaloizii P+C (la sticle metalice pe bază de fier) [3 4 47 143] Acest lucru este arătat icircn figura 514 unde este reprezentată viteza de coroziune pentru aliaje Fe-Cr (clasice) şi aliaje amorfe FeCrPC icircn funcţie de conţinutul de crom al aliajelor Se remarcă faptul că viteza de coroziune la aliajul amorf este de circa 60 de ori mai mică decacirct la aliajul Fe-Cr cristalin [4]

Viteza de coroziune determinată icircn soluţie 05 M NaCl pentru un aliaj amorf şi unul cristalin icircn funcţie de conţinutul de crom

Materialele nanocristaline se comportă diferit la coroziune faţă de cele cristaline şi amorfe De exemplu un aliaj de tip NiCrFeBSiC nanocristalin icircn proporţie de 50-60 are icircn limitele de grăunţi şi icircn interfeţe 40-50 atomi distribuiţi cvasialeator (faza amorfă) Aceşti atomi dezordonaţi datorită conţinutului energetic mai mare prin analogie cu mecanismul coroziunii icircn materialele metalice policristaline ar trebui să formeze anodul micropilelor locale icircn timp ce nanocristalitele cu dimensiuni de circa 5-6 nm (formate preponderent din solutia solida Niα) au conţinut energetic mai scăzut şi ar forma catodul micropilelor locale Un material nanocristalin ar fi format astfel dintr-un număr foarte mare de pile locale şi aria anodică (aflată icircn limitele de grăunţi) ar trebui să se dizolve ceea ce practic nu se observă Rezultă că mecanismul de coroziune icircn cazul materialelor nanocristaline (coroziune mai mică cu un ordin de mărime decacirct la sticlele metalice) nu este cel al micropilelor locale rezistenţa mare la coroziune a acestor materiale icircn comparaţie cu cazul metalelor policristaline fiind dată de pasivarea rapidă şi uniformitatea stratului protector

• Rezistenţa mecanică şi duritatea
• • Proprietăţi mecanice ale metalelor clasice şi a celor răcite rapid
  • • Limita de curgere funcţie de alungire pentru Pd cristalin şi nanocristalin
    • • Proprietăţi electrice ale aliajelor icircn stare amorfă şi cristalină
      • • Cristalin
        • Pd 83 Si 17

Viteza de coroziune determinată icircn soluţie 05 M NaCl pentru un aliaj amorf şi unul cristalin icircn funcţie de conţinutul de crom

Materialele nanocristaline se comportă diferit la coroziune faţă de cele cristaline şi amorfe De exemplu un aliaj de tip NiCrFeBSiC nanocristalin icircn proporţie de 50-60 are icircn limitele de grăunţi şi icircn interfeţe 40-50 atomi distribuiţi cvasialeator (faza amorfă) Aceşti atomi dezordonaţi datorită conţinutului energetic mai mare prin analogie cu mecanismul coroziunii icircn materialele metalice policristaline ar trebui să formeze anodul micropilelor locale icircn timp ce nanocristalitele cu dimensiuni de circa 5-6 nm (formate preponderent din solutia solida Niα) au conţinut energetic mai scăzut şi ar forma catodul micropilelor locale Un material nanocristalin ar fi format astfel dintr-un număr foarte mare de pile locale şi aria anodică (aflată icircn limitele de grăunţi) ar trebui să se dizolve ceea ce practic nu se observă Rezultă că mecanismul de coroziune icircn cazul materialelor nanocristaline (coroziune mai mică cu un ordin de mărime decacirct la sticlele metalice) nu este cel al micropilelor locale rezistenţa mare la coroziune a acestor materiale icircn comparaţie cu cazul metalelor policristaline fiind dată de pasivarea rapidă şi uniformitatea stratului protector

• Rezistenţa mecanică şi duritatea
• • Proprietăţi mecanice ale metalelor clasice şi a celor răcite rapid
  • • Limita de curgere funcţie de alungire pentru Pd cristalin şi nanocristalin
    • • Proprietăţi electrice ale aliajelor icircn stare amorfă şi cristalină
      • • Cristalin
        • Pd 83 Si 17