Struktura i właściwości magnetyczne - Instytut Fizyki PAN

adawczym, charakteryzującym się bogactwem faz krystalicznych [23] i magnetycznych [24].
Stopy te odgrywają istotną rolę w przemyśle stali nierdzewnych (są ich składnikiem w ponad
95 %), które mają zastosowanie głównie jako materiały konstrukcyjne oraz w róŜnych
gałęziach przemysłu (np. w rafineriach naftowych lub reaktorach jądrowych). Szerokie
wykorzystanie tych stopów w wielu dziedzinach Ŝycia wynika z ich odporności na wysokie
temperatury, dobre właściwości antykorozyjne oraz względnie niski koszt produkcji [25, 26].
Przebywanie pod wpływem wysokich temperatur powoduje jednak pogorszenie ich
właściwości mechanicznych i sprawia, Ŝe stają się one kruche i łamliwe (tzw. ‘475 °C
embrittlement’) [27]–[31]. Odpowiedzialne za to są głównie dwa efekty: (i) powstanie
tetragonalnej fazy σ [28, 29, 31] oraz (ii) proces separacji fazy α-FeCr na fazę bogatą
w Ŝelazo (α 1 -FeCr) oraz fazę bogatą w chrom (α 2 -FeCr) [28]–[31]. Faza σ, choć została
odkryta w stopach Fe-Cr około 80 lat temu [32], wciąŜ budzi duŜe zainteresowanie badaczy,
a jej właściwości fizyczne i magnetyczne nie są jeszcze w pełni poznane.
Niniejsza praca doktorska moŜe poszerzać wiedzę o nanocząstkach Fe-Cr, zawartą
dotychczas w nielicznych pracach [2, 19–22]. Wymienione powyŜej aspekty dotyczące
materiałów Fe-Cr, a w szczególności – obecność międzymetalicznej fazy σ – stanowiły
motywację do podjęcia badań układów nanocząstek Fe-Cr oraz do napisania tej pracy.
Za główne jej cele przyjęto:
(i) zbadanie moŜliwości powstawania metastabilnych faz w procesie wytwarzania
nanowymiarowych cząstek Fe-Cr o róŜnej zawartości chromu (począwszy od
cząstek czystego Ŝelaza, aŜ po materiały zawierające ~83 at.% Cr) metodą
naparowywania gazowego,
(ii) określenie warunków stabilności i właściwości magnetycznych fazy σ-FeCr,
(iii) określenie wpływu jonów Cr na strukturę oraz właściwości magnetyczne
cząstek Fe-Cr (zbadanie zjawisk powierzchniowych / międzyfazowych
i dynamiki procesów przemagnesowania cząstek, określenie natury
oddziaływań magnetycznych w badanych układach cząstek oraz wpływu
ośrodka, w którym się one znajdują, na ich właściwości magnetyczne).
Jako materiałów porównawczych dla badanych w pracy układów nanocząstek Fe-Cr, uŜyto
materiałów objętościowych Fe-Cr, będących materiałami wyjściowymi dla wytworzonych
nanocząstek.
Realizacji powyŜszego planu badawczego słuŜyło wykorzystanie komplementarnych
metod doświadczalnych, takich jak: dyfrakcja rentgenowska, transmisyjna mikroskopia
3