Projekt badawczy własny nr N N507 475437 pt.:
„Badanie zjawiska indukowanej anizotropii magnetycznej w materiałach nanokrystalicznych na osnowie Fe”
Przedmiotem tego projektu, realizowanego w latach 2009-2012 jest zbadanie mechanizmu indukowania anizotropii magnetycznej w materiałach nanokrystalicznych nowej generacji. Powstająca podczas obróbki cieplnej w obecności zewnętrznego pola magnetycznego anizotropia magnetyczna Ku jest wielkością bardzo istotną z aplikacyjnego punktu widzenia. Znajomość mechanizmu jest powstawania oraz umiejętność sterowania jej wielkością pozwoli na wytwarzanie materiałów magnetycznie miękkich, których właściwości będą kształtowane w zależności od potrzeb wynikających z różnorodnych zastosowań.
Wysokim wymaganiom stawianym przez współczesną energoelektronikę mogą sprostać jedynie materiały charakteryzujące się odpowiednim kształtem pętli histerezy, odpowiednią wartością przenikalności magnetycznej oraz częstotliwości granicznej. Wszystkie te parametry są ściśle związane z indukowaną anizotropią magnetyczną, która odgrywa dominującą rolę w porównaniu z anizotropią magneto-krystaliczną i magneto-sprężystą jeśli chodzi o kształtowanie właściwości magnetycznych i kształtu pętli histerezy.
W ramach projektu rozwiązywane są dwa podstawowe zagadnienia, dotyczące:
- wyjaśnienia istoty zjawiska indukowanej anizotropii magnetycznej powstającej w materiałach nanokrystalicznych pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego, oraz
- ustalenia związku pomiędzy wielkością stałej indukowanej anizotropii magnetycznej w materiałach nanokrystalicznych nowej generacji a dynamicznymi parametrami magnetycznymi takimi jak przenikalność magnetyczna, straty mocy w rdzeniu oraz częstotliwość graniczna.
Do badań została wytypowana grupa stopów nanokrystalicznych, które poddawane są systematycznym badaniom po obróbce cieplnej prowadzonej w obecności zewnętrznego pola magnetycznego w celu wyidukowania w nich anizotropii magnetycznej. Obróbka ta przeprowadzana jest w różnych temperaturach i przez różny czas aż do uzyskania nasycenia anizotropii indukowanej. Następnie dla każdego ze składów prowadzone są systematyczne pomiary pozwalające na obliczenie wartości indukowanej anizotropii magnetycznej w funkcji czasu dla różnych wartości temperatury wygrzewania. Na podstawie przeprowadzonych badań obliczana jest energia aktywacji dla każdego ze składów chemicznych korzystając z równania Arrheniusa.
W dwufazowych materiałach nanokrystalicznych istnieje możliwość wyidukowania znacznie większej anizotropii magnetycznej niż w przypadku materiałów amorficznych. Wartość indukowanej anizotropii magnetycznej w większości materiałów amorficznych mieści się w zakresie od 10 do 100 J/m3, natomiast w materiałach nanokrystalicznych może ona osiągnąć ponad 1000 J/m3. Główny wkład do tej anizotropii daje prawdopodobnie faza krystaliczna, która powstaje w trakcie obróbki cieplnej.