Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Фрактальный анализ наноструктуры гетерогенного высококоэрцитивного сплава

Е.М. Семенова1, М.Б. Ляхова1, Д.В. Иванов1, А.И. Синкевич1, А.С. Антонов1,2, Н.Ю. Сдобняков1

1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
2 ФГБОУ ВО «Тверская государственная сельскохозяйственная академия»

DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.368

Оригинальная статья

Аннотация: Методом атомно-силовой микроскопии получены изображения наноструктры составляющих гетерогенного интерметаллида SmCoCuFeZr в высококоэрцитивном состоянии. На микроуровне в сплавах выделили два типа областей (фазовых составляющих) отличающихся по интегральному элементному составу и интервалам коэрцитивности. На основе данных атомно-силового микроскопа проводится анализ фрактальных характеристик поверхности этих областей. Показано, что фрактальная размерность наноструктуры коррелирует с локальной коэрцитивностью фазовых составляющих. Фазовая составляющая с относительно низкой коэрцитивностью демонстрирует возможность существования структур с фрактальной размерностью в диапазоне 2,396–2,475, что соответствует умеренно развитому фрактальному рельефу. При этом высококоэрцитивная составляющая с регулярной наноструктурой характеризуется более высокой фрактальной размерностью 2,452–2,508, а на отдельных участках образца встречались области с фрактальной размерностью до 2,577 .

Ключевые слова: атомно-силовая микроскопия, нанорельеф, наноструктура, морфология поверхности, коэрцитивность, фрактальная размерность

  • Семенова Елена Михайловна – к.ф.-м.н., доцент кафедры физики конденсированного состояния, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Ляхова Марина Борисовна – к.ф.-м.н., доцент кафедры физики конденсированного состояния, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Иванов Дмитрий Викторович – аспирант 4 года обучения кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Синкевич Артем Игоревич – аспирант 1 года обучения кафедры физики конденсированного состояния, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Антонов Александр Сергеевич – к.ф.-м.н., научный сотрудник, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет», старший преподаватель ФГБОУ ВО «Тверская государственная сельскохозяйственная академия»
  • Сдобняков Николай Юрьевич – к.ф.-м.н., доцент кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Ссылка на статью:

Семенова, Е.М. Фрактальный анализ наноструктуры гетерогенного высококоэрцитивного сплава / Е.М. Семенова, М.Б. Ляхова, Д.В. Иванов, А.И. Синкевич, А.С. Антонов, Н.Ю. Сдобняков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2021. — Вып. 13. — С. 368-375. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.368.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Fidler, G. High resolution electron study of Sm(CoCuFeZr)7,5 magnets / G. Fidler, P. Scalicky, F. Rothwarf // IEEE Transactions on Magnetics. – 1983. – V. 19. – I. 5. – P. 2041-2043. DOI: 10.1109/TMAG.1983.1062752.
2. Semenova, E.M. Micro- and nanostructures of RCoCuFeZr heterogeneous alloys with high temperature stability / E.M. Semenova, M.B. Lyakhova, A.I. Ivanova, M.N. Ulyanov // Materials Science Forum. – 2016. – V. 845. – P. 46-49. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.845.46.
3. Fidler, J. Recent developments in hard magnetic bulk materials / J. Fidler, T. Schrefl, S. Hoefinger, M. Hajduga // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2004. – V. 16. – №. 5. – P. S455-S470. DOI: 10.1088/0953-8984/16/5/007.
4. Lileev, A.S. Reversible changes of coercive force in Sm–Co–Cu–Fe–Zr alloy for permanent magnets under cyclic heat treatment / A.S. Lileev, V.V. Pinkas, K.V. Voronchikhina, A.V. Gunbin // Metal Science and Heat Treatment. – 2018. – V. 60. – I. 7-8. – P. 489–493. DOI: 10.1007/s11041-018-0306-2.
5. Lyakhova, M.B. High-temperature behavior of hard magnetic alloys (RZr)(CoCuFe)z(R=Sm, Gd) / M.B. Lyakhova, E.M. Semenova, R.P. Ivanov // Metal Science and Heat Treatment. – 2015. – V. 56. – I. 11-12. – P. 602-608. DOI: 10.1007/s11041-015-9807-4.
6. Ляхова, М.Б. Влияние наноструктуры на параметры и конфигурацию магнитных доменов сплавов Sm–Zr–Co–Cu–Fe / М.Б. Ляхова, Е.М. Семенова, Н.П. Супонев, Р.П. Иванов, Э.Л. Айриян // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2012. – Вып. 4. – С. 333-338.
7. DigitalSurf. – Режим доступа: www.url: https://www.digitalsurf.com. – 15.08.2021.
8. Иванов, Д.В. Моделирование процесса формирования фрактальных металлических пленок / Д.В. Иванов, С.А. Васильев, Н.Ю. Сдобняков и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 424-437. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.424.
9. Сдобняков, Н.Ю. Морфологические характеристики и фрактальный анализ металлических пленок на диэлектрических поверхностях: монография / Н.Ю. Сдобняков, А.С. Антонов, Д.В. Иванов. – Тверь: Тверской государственный университет, 2019. – 168 с.
10. Ivanov, D.V. Determination of the fractal size of titanium films at different scales / D.V. Ivanov, A.S.Antonov, E.M. Semenova et al. // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – V. 1758. – Art. № 012013. – 6 p. DOI: 10.1088/1742-6596/1758/1/012013.
11. Антонов, А.С. Исследование фрактальных свойств наноразмерных пленок золота, серебра и меди: атомно-силовая и туннельная микроскопия / А.С. Антонов, Н.Ю. Сдобняков, Д.В. Иванов и др. // Химическая физика и мезоскопия. – 2017. – Т. 19. – № 3. – С. 473-486.
12. Ţǎlu, Ş. Surface morphology of titanium nitride thin films synthesized by DC reactive magnetron sputtering / Ş.Ţǎlu, S. Stach, S. Valedbagi, S.M. Elahi, R. Bavadi // Materials Science-Poland. – 2015. – V. 33. – I. 1. – P. 137-143. DOI: 10.1515/msp-2015-0010.
13. Mortazavi, S.H. Synthesis and investigation of silicon carbide nanowires by HFCVD method / S.H. Mortazavi, M. Ghoranneviss, M. Dadashbaba, R. Alipour // Bulletin of Materials Science. – 2016. – V. 39. – I. 4. – P. 953-960. DOI: 10.1007/s12034-016-1183-1.
14. Semenova, E.M. A comparative analysis of magnetic properties and microstructure of high coercivity Sm(CoCuFe)5 quasi-binary alloys in the framework of fractal geometry / E.M. Semenova, M.B. Lyakhova, Yu.V. Kuznetsova et al. // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – V. 1658. – Art. № 012050. – 6 p. DOI: 10.1088/1742-6596/1658/1/012050.
15. Уайтхауз, Д. Метрология поверхностей. Принципы, промышленные методы и приборы / Д. Уайтхауз; пер. с англ. А.Я. Григорьева, Д.В. Ткачука; под ред. Н.К. Мышкина. – М.: Издательский Дом «Интеллект», 2009. – 472 с.
16. Kubatova, D. Roughness evaluation using Abbott-Firestone curve parameters / D. Kubatova, M. Melichar // Proceedings of the 30th DAAAM International Symposium; ed. by B. Katalinic. – Vienna, Austria: DAAAM International Publ., 2019. – P. 0467-0475. DOI: 10.2507/30th.daaam.proceedings.063.
17. Геометрические характеристики изделий (GPS). Структура поверхности. Профильный метод. Термины, определения и параметры структуры поверхности: ГОСТ Р ИСО 4287-2014; введ. 01.01.2016. – М.: Стандартинформ, 2014. – 20 с.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒