Аномалии магнитных свойств и особенностей кристаллической структуры в редкоземельных интерметаллических соединениях на основе SmFe2 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

Р Г Б од

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ

На правах рукописи

ГАВИКО ВАСИЛИЙ СЕМЕНОВИЧ

АНОМАЛИИ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ И ОСОБЕННОСТИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ В РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯХ НА ОСНОВЕ ЗшЕе2

01.04.il - физика магнитных явлении

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-матеиетических наук

г. Екатеринбург, 1994 г.

Работа выполнена в лаборатории ферромагнитных сплавов ордена Трудового Красного Знамзни Института физики металлов УрО РАН.

Научные руководители - доктор физико-ыатеыатических наук

А.С: Ермоленко ;

кандидат физико-математических наук старший научный сотрудник A.B. Королев

Официальные оппоненты- доктор физико-математических наук,

профессор А.З. Иеньыиков

кандидат физико-математических наук С.М. Задворкш.

Ведущее предприятие - Уральский Государственный университет

Защита состоится " ноября 1994 г

в ___ часов на заседании специализированного совета

в Институте физики иеталлов УрО РАН по адресу: 620219, Екатеринбург, Ш1-170, ул. С.Ковалевской, 18..

С диссертацией модно познакомиться в библиотеке Института физики иеталлов УрО РАН

Автореферат разослан "JJj'_октябРя 1994 г.

Учений секретарь специализированного совета кандидат

фи5ико-ыатеыатичеоких наук

" "ТВ.Р.Галахов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы .

Всесторонние исследования редкоземельных интерметаллических соединений позволили открыть огромное многообразие их магнитных свойств, что привело к широкому использованию данных материалов в практике. В настоящее время именно на основе редкоземельных соединений получают матерчалы с рекордным значением энергетического произведения (ВН)И и магнитострикции. Наиболее интересными редкоземельными магнитострикционкыми материалами, с точки зрения их практического использования, являются соединения на основе ТЬРе2 и БтРе2 , имеющие куоическую симметрию кристаллической решетки и рекордные положительные и отрицательные, соответственно, значения спонтанной магнитострикции при комнатной температуре. Если первые достаточно полно изучены и широко представлены в научной литературе, то соединения на основе ЗиРе2 изучены мало. Причина этого связана, по-видимому, с особенностями их фазовой диаграммы, приводящими к трудностям получения этих соединений в однофазном состоянии. Данная диссертация посвящена исследованию магнитных свойств и кристаллической структуры двойных и квазибинарных соединений на основе БшТе.,. В связи с большим многообразием свойств редкоземельных соединений особый интерес представляют направления исследований, имеющие обобщающие значения. Именно к таким направлениям относятся исследования магнитных фазовых переходов, исследования влияний точечных дефектов, вносимых атомами замещения или атомами внедрения, на структуру н магнитные характеристики редкоземельных соединений.

Интересной разновидностью магнитных фазовых переходов являются спин-переориентациоиные переходы ССПФП). Наиболее широко распространенным традиционный методом исследования СПФП является мессбауэровская спектроскопия. С помощью данного метода исследований построена большая часть сшш-переориентациониых фазовых диаграмм, в той числе я в кубических редкоземельных ннтерметал-лических соединениях со стехиометрией 1Ш2, где И - атомы редкой земли, а и - 3(1 металлы . Эта соединения относятся к фазам Лавеса С15. Гигантские спонташше магнитоупругие деформации кристаллической решетки ряда соединений этого класса позволяют успешно использовать для построения сгаш-переорнецтацаоиных фазовых диаграмм данные рентгенографических исследований. Использование рент-

3

генографического метода в данном случае основано на взаимной зависимости типа деформаций кристаллической решетки и направления результирующего магнитного момента. Такие исследования актуальны в связи с тем, что до сих пор при расчете мессбауэровеких спектров, за редаим исключением, не учитывались отклонения от кубической симметрии решетки, хотя совершенно очевидно, что наличие гигантской магнитострикции делает кубическое приближение весьма грубым. Накопление новых данных по СПФП, полученных с помощью самих различных методов исследований, представляет особый интерес как в плане проверки и развития теории магнитных фазовых переходов , так и для более глубокого понимания природы магнитных сьойств редкоземельных элементов.

Не менее актуальными н интересными являются исследования магнитных свойств и структуры квазибинарных соединений. Квазибинарные интерметаллические редкоземельные соединения являются твердыми растворами и, в известном смысле, материалами неоднородными. В то же время, как при практическом использовании этих соединений, так и при трактовке результатов научных исследований, как правило, предполагают однородное замещение кристаллографических позиций разными редкоземельными или 3<1- атомами. Является интересным выяснить, какие особенности магнитных и структурных свойств могут иметь место в связи с' неоднородным распределением элементов. В этом отношении наиболее интересными является исследования свойств в районе магнитных фазовых переходов, например, вблизи температуры Кюри (Тс) или в районе темпретуры компенсации намагниченности (Тк), поскольку в этой области температур из-за структурной неоднородности в равновесии могут нахо,циться сразу несколько различных магнитных фаз.

Актуальность исследований влияния .примесей атомов легких элементов на магнитные свойства и кристаллическую структуру редкоземельных интерметаллических соединений с гигантскими магнито-упругиыи деформациями кристаллической решетки при комнатной температуре определяется рядом причин. До сих пор не было работ, посвященных изучению влияния магнитоупругих деформаций кристаллической решетки в соединениях с редкоземельными атомами на состояние примесных атомоЕ водорода в решетке, хотя считается установленным фактом, что редкоземельные сплавы являптся хорошими лиг делителями водорода непосредственно из воздуха. Как известно,

4

очень небольшие концентрации примеся водорода могут существенно повлиять на фундаыенталыше магнитные свойства редкоземельных соединений, однако, это обстоятельство, за редкий исключением, игнорируется. В данной работе делается первая попытка изучения влияния гигантских иагнятоупругих деформаций на состояние небольших концентраций примесных атомов водорода в кристаллической решетке и влияния водородных деформаций на магнитные анизотропные свойства редкоземельных соединений типа фаз Лавеса С15 со стехиометрией RM2 . Цель и задача работы.

1. Исследовать взаимосвязь кристаллической структуры и фундаментальных магнитных свойств редкоземельных интерметаллн-ческих соединений на основе соединения SmFe2, что ыожет позволить устранить некоторые имеющиеся противоречия в трактовке экспериментальных результатов и обеспечить более полное понимание природы их магнитных и структурных свойств.

2. С помощью рентгеновских дифракциошшх методов по иагни-тоупругим деформациям кристаллической решетки изучить спан -нерео риентационний фазовый переход в соединений SaFe2 и сопоставить полученные данные этих исследований с известными данными мессбауэровских исследований.

3. Замещая атомы Sn на ТЬ или Dy в соединении SnsFe2 п Sm(Fe,Co)2, избить магнитные свойства и хсристаллическуп структуру квазибинарных соединений вблизи температура, компенсации намагниченности и вблизи температуры Кюри.

4. Изучить влияние примесей атомов водорода, спонтанно поглощаемого кзазибинарншш соединениями Sai(Fe,Co)2, на иагнитныо свойства и кристаллическую структуру этих соединений и предложить качественное объяснение возникающим в этом случае магнитны?! и структурным эффектам.

5. Используя магнитные и структурны» метода исследований, подробно изучить эффект появления неупругнх искажений кристаллической решетки, являющихся результатом упорядочения малых концентраций атомов водорода в поле кагнитоупругих деформаций.

Научная новизна работы. Впервые разработана и использована методика исследований спнн-переориентационных фазовых диаграмм п кубических редкоземельных соединениях со структурой фаз Лавеса С15 с помощью рентгеновской дифракции но и&гнитупругим дефор»вэ—

циям решетки. Применяя эту методику в настоящей работе удалось обнаружить, что спиновая переориентация в соединении ЗгаРе2 является областью существования смеси двух симметричных фаз <111> и <110>. Ранее, на основании данных месбауэровских исследований, считалось, что СПФП в этом соединении происходит через угловую фазу.

Научная новизна исследований квазибинарных соединений, (ЗпФу)Ге2 и (Зт,ТЬ)(Ге,Со)2, обладающих явлением компенсации намагниченности, состоит в том, что представленные результаты дают основание рассматривать квазибинарнне редкоземельные интерметал-лиды, как неоднородные объекты, обладающие рядом особенностей магнитных и структурных свойств, в разной мере проявляющиеся вблизи температур фазовых переходов. В настоящей диссертации впервые обращено внимание на особенность перехода в парамагнитное состояние редкоземельных неоднородных ферримагнетиков, у которых температура Кори и расчетная температура компенсации намагниченности близки.

Наиболее интересными в научном отношения являются исследования, касающиеся взаимного влияния магнитоупругих свойств на состояние небольших концентраций атомов водорода, который, как оказалось, спонтанно поглощается квазибинарными соединениями Бт(Ре,Со)2 непосредственно из воздуха при нормальных условиях. При исследовании данных соединений удалось обнаружить ряд новы^с аффектов, связанных с упорядочением атомов водорода в поле магнитоупругих деформаций. Такое упорядочение водорода вызывает гигантские неунругие деформации кристаллической решетки в несколько раз превышающие "затравочные" магнитоупругие деформации. Зависимость неупругих деформаций от магнитострикции приводит к эффекту переориентации неупругих, водородных деформаций в магнитном поле или под действием одноосного давления. Переориентация неупругих деформаций в магнитном поле вызывает эффекты наведенной гигантской магнитной анизотропии и квазимагнитного последействия. Все эти эффекты впервые обнаружении в редкоземельных интерметаллических соединениях.

Практическая ценность. Новые данные, полученные при исследовании интерметаллического соединения апГе2, обладающего рекордной величиной отрицательной магнитострикции при комнатной температур, дают информацию о магнитоупругих свойствах этого соеди-

6

нения в области спиновой переориентации и позволяют сделать определенные заключения о величине ко1 танты анизотропии КЗ. Провести исследования анизотропных магнитных свойств с помощью магнитных измерений пока не удается из-за сложности получения ыонокристальных образцов. Практическая важность этих исследований определяется возможностью использовать данное соединение качестве материала для магнитострикционных преобразователей.

Практическая ценность исследований влияний неоднородного рас' пределения элементов на магнитные свойства квазибинарных редкоземельных соединений определяется следующим: для изменений фундаментальных магнитных характеристик при использовании редкоземельных соединений в практике пироко используется частичное замещение одних элементов на другие, в то же время подходят к таким многокомпонентным соединениям, за редким исключением, как к соединениям с однородными кристаллическими фазами. В данной • работе, на примере соединений с узкой областью гомогенности, обладающих явлением компенсации намагниченности, продемонстрировано, что неоднородное распределение элементов в квазибннарных интерметаллических соединения является фундаментальным свойством этих материалов.

Практическое значение имеют также впервые обнаруженные эффекты, сильного влияния малых концентраций атомов водорода на анизотропные магнитные свойства и кристаллическую структуру * редкоземельных соединений. На примере системы Зт(Ре,Со)2 продемонстрировано, что редкоземельные материалы способны спонтанным образом, на воздухе, при нормальных условиях обогащаться водородом. Причем, даже в малых количествах - 3 ат.%, примесь водорода в некоторых случаях способна привести к существенным изменениям анизотропных магнитных свойств и кристаллической решетки. Обнаруженный в этих соединениях эффект наведенной магнитной анизотропии, связанный с перераспределением атомомов водорода в решетке под влиянием магнитоупругих сил, может быть использован на практике для улучшения характеристик магнитострикционных преобразователей.

Кроме того неупругне деформации кристаллической решетки, возникающие в результате упорядочения атомов водорода, на практике могут привести к существенным ошибкам при измерении констант магнитострикции широко распостранненнм методом рентгенов-

7

ской динлатометрии. Как показано в данной диссертации, избежать этих ошибок можно, используя температурные рентгеновские исследования.

Апробация работы. Результаты исследований, вошедших в настоящую диссеретацию, представлялись в виде докладов на:

У Всесоюзном семинаре "Магнетизм редкоземельных сплавов", в г. Грозный,1988 г.;

X Всесоюзной конференции по постоянным магнитам, Суздаль, октябрь 1991 г.;

XIX Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений, Ташкент,сентябрь 1991 г.:

2nd Int. Syuip. on Physics of Magnetic Materials, July 2-7, Beijing, Китай, 1992;

2nd International Workshop on Hetastable Metallic Phases: amorphization and nanocrystalline phases, April 5-7, Bologna, Италия, 1993;

IEEE International Magnetics Conference ( INTERMAG ' 93 ), Stockholm, April 13-16, Швеция,1993;

XXI International Conferance on Solid Compounds of Transition Elements, Juli 5-8, Польша,1994; • 1

Internetional Conference on Magnetism, August 22-26, Польша,1994-

Основные результаты исследований опубликованы также в .аучных статьях список которых приводится в конце автореферата. Кроме того, дважды в 19S0 и 1993 гг, эти результаты представлялись в виде достижений на заседании научного совета ю магнетизму АН СССР и РАН в г.Иоскве.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка литературы из 124 наименований. Работа содержит 180 страниц, включающих 51 рисунок и 3 таблицы.

ПОРЯДОК ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА .

Во введении обосновывается актуальность, формулируется цель работы, обосновывается выбор объекта исследований.

В первой главе дан литературный обзор, представлены необходимые сведения о магнитных и магнитострикционных свойствах редкоземельных соединений, о явлении компенсации намагниченности и СПФП в этих материалах. Приведены сведения о кристаллической структуре редкоземельных соединений с фазой Лавеса С15.

Отдельным параграфом приведены сведения о влиянии небольших

8

концентраций примесей водорода на магнитные свойства редкоземельных соединений типа и ЯСо2.

Во второй главе описана методика получения образцов и используемые методики исследований.

Соединения на основе БЫ^ выплавлялись в индукционной печи в атмосфере очищенного аргона. Использовались исходные металлы чистотой 99,9% (Зга,ТЬ,Су), 99,99^ (Ге.Со). Полученные слитки подвергали непрерывному гоыогенизнрущкму отжигу при температуре 900 - 1073К п атмосфере очищенного гелия в течение 2 недель.

Фазовый состав определялся с помощью рентгеновского метода на дифрактометрах ДР0Н-1УЫ и ДРОН-ЗМ в монохроматизированном Н1а излучении Сг или Ре анодов. Порошки изготовлялись методом размола п яшмовой или агатовой ступках.

Измерения намагниченности проводились на двух магнитных установках, смонтированных на электромагните и сверх проводящем соленоиде. В электромагните с полем напр), енностью до 1,6 МА/м для измерений использовали вибрационный магнетометр с вибрирующим образцом, где зависимость намагниченности (с» ) соединения от температуры или от поля регистрировалась двукоординатным потенциометром при непрерывной записи. В сверхпроводящем соленоиде с напряженностью до 8 МА/ы измерения намагниченности проводились методом сброса.

Величина магнитострикции определялась с использованием как рентгеновских методов исследований, так и из измерений Ь помощью наклеиваемых на образец тензорезисторов,-включенных в мостовую схему.

Магнитная восприимчивость измерялась в .переменном магнитном поле с частотой 78 Гц, методом скомпенсированного трасфорыатора в интервале температур от 300 до 700 К на сферических образцах диаметром 3-4 ш.

Температуру Кюри определяли по положению максимума температурной зависимости восприимчивости в переменном поле, либо в постоянном поле ЗМА/м по температурной зависимости намагниченности.

Рентгеновские дифракционные исследования проводились как при непрерывной записи, при которой интенсивность дифракционных отра-дений непрерывно фиксируется на потенциометре, так и методом сканирования по точкам в режиме постоянного времени.

9

Для проведения дифракционных исследований в «игроков области температур была сконструирована и изгот алена специальная рентгеновская камера с высокотемпературной и низкотемпературной вставками, позволяющая проводить рентгеновские исследования в области температур от БК до 1000К. В данной работе камера использовалась в диапазоне температур от 80 до 380К.

Измерения параметров кристаллической решетки проводились как по положению максимума рентгеновских дифракционных линий, так и по их центру тяжести. В ряде случаев параметры кристаллических решеток уточняли методом наименьшие квадратов, используя значения 5 и более отражений.

Для олределэшя магнитоупругих деформаций кристаллической решетки кубических материалов в области спиновой переориентации был разработан метод аппроксимации в котором каждая из составляющих расцепленной псевдокубической линии аппроксимировалась функцией Кошн. Затем проводилось сравнение экспериментальных профилей линий с расчетными по методу наименьших квадратов.

В третьей главе рассмотрены результаты исследований СПФЛ в соединении ааРе2 с использованием магнитных, акустических и рен-генографичесетх методов исследований. Впервые полученны данные о типе магнитного СПМ1 из анализа магнитоупругих деформаций кристаллической решетки, что позволило сравнить эти данны с данным мессбауровскнх исследований. Из литературы известно, что по данным иесбауэровсюс: исследований этот переход есть переход через -1,0

Рис.1. ' Изменения количества объемной доли симметричной фазы. <110> в области температур спиновой переориентации соединения ЗшГе,

полученное по данным исследований.

рентгеновских

угловую фазу, т.е. является переходом 11-го рода. 180 200 220 ТК При работе над диссертацией с с помощью магнитных и акустических методов исследования в области спиновой переориентадии SmFe2 удалось обнаружить температурный гистерезис намагниченности и скорости распостранения ультра-

10

звуковых волн, объяснить который в рамках феноменологической теории спин-переориентационных переходов П-го рода трудно.

Сравнение профиля экспериментальных дифракционных линий с расчетными профилями, построенными по модели температурной зависимости ориентации оси легкого намагничивания (ОЛН) в решетке при реализации угловой фазы и модели смеси двух симметричных фаз показало, что экспериментальные дифракционные линии свидетельствуют о существовании"набора фаз в области спиновой переориентации, а не о существовании одной угловой фазы. Эти данные противоречат известным результатам мессбауэровских исследований.

Используя метод аппроксимации дифракционных профилей удалось построить зависимость концентрации объемной доли симметричной фазы <110> в области температур спин-переориентационного перехода (рис.1).

В четвертой главе рассматриваются результаты исследований магнитных свойств и кристаллической структуры квазибинарных редкоземельных соединений Зт1_хЬухГе2 и Зт1_хТЬхГе0 4Со1 й, обладающих явлением компенсации намагниченности с целью* выявления неоднородной структуры, вызванной неоднородным распределением элементов по объему.

Исследования намагниченности от температуры показали, что значение с в этих квазибинарных интерметаллических соединениях при температурах, где должно наблюдаться явление компенсации намагниченности, оказывается значительно большим, чем можно ожидать из модели однородного распределения элементов (см.рис.2). Наблюдаемые кривые хорошо описываются в предположении неоднородного распределения редкоземельных элементов по объему. О неодно-х>дном распределении элементов свидетельствуют также наблюдаемые » этих соединениях уширения дифракционных линий.

При исследовании восприимчивости (X) оказалось, что в этих соединениях неоднородное распределение элементов сказывается на характере зависимости /и - величина максимального значения

зункция Х(Т) в сплавах с составом близким к составу с комкенса-1ией намагниченности меньше 1/Н, где N - размагничивающий фактор »бразца. На этих же составах наблюдается температурный гистере-1ис зависимости Х(Т) вблизи температуры Кюри. Наблюдг-мые анома-¡ии объясняются в диссертации присутствием в данных соединениях ¡агнитных неоднородности типа компенсационных границ, возникаю-

11

щих о результате неоднородного распределения элементов по объему Таким образом, приведенные в данной главе результаты свидетельствуют, что неоднородное распределение элементов, являясь фундаментальным свойством квазибинарных интерметаллических соединений, приводит к особенностям магнитных свойств вблизи фазового перехода в парамагнитное состояние и к уширению дифракционных линий.

т (К)

Рис.2.Температурные изменения б в соединении Эв0 61)у0

-эксперимент,___расчет

для случае однородного распределения элементов (Н « 50 кА/м).

О 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 х

Рис.3. Концентрационная зависимость максимального значения функции /(Т) в системе соединений Зш1_хТЬх^ео,4С°1,6• (/ф- восприимчивость уормы)

В пятой главе приведены исследования магнитных и структурных свойств соединений Зш(Ре,Со)2. Подробно описаны обнаруженные новые эффекты, вызванные упорядочением примесных атомов водорода в поле гигантских ыагнитоупругих деформаций.

С помощью дифракционных рентгеновских исследований порошков квазибинарных сплавов Ба(Ге1_хСох)2 с концентрацией 0,5 < х { 0,9, было обнаружено, что кристаллическая решетка при выдержке этих порошков на воздухе в нормальных условия приобретает дополнительные ромбоэдрические деформации в несколько раз превышающие исходные магнитоупругие деформации (см.рис.4). Используя температурные дифракционные исследования и измерения магнитострикцич, удалось показать, что дополнительные ромбоэдрические деформации решетки, возникающие только на порошках и только при контакте их с воздухом, являются немагнитоупругаш. На рис.5 показана темпе-

12

ратурная зависимость величины ромбоэдрических деформаций кристаллической решетки е порошковых и,поликристаллических образцом (е - отклонение угла а у основании ромбоэдра от я/2). Как видно . из этого рисунка, зависимость е(Т) поликристаллических образцов является типичной и хорошо описывается в рамках одяоионной модели, тогда как зависимость е(Т) порошков имеет ярко внраженну аномалию и не может быть описана в этой модели. Также оказалось, что после нагрева порошков с немагнитоупругими деформациями ре-петкн в вакууме, эти деформации исчезают, а на воздухе появляются вновь, причем значительно быстрее, чем в первой случае.

Масс-спектрометрические исследования показали, что порошки данных сплавов на воздухе обогащаются атомаии водорода, а при высокой температуре водород выходит из- них. Используя различные методы оценки, удалось определить концентрацию водорода, поглощенного порошками при комнатной температуре. Она оказалась.близкой к Зат.^. На основании этих исследований предложена модель, объясняющая появление аномальных ромбоэдрических деформаций решетки в магнитострикционных редкоземельных соединениях типа Бш(Ре,Со)2 спонтанным поглощением ими небольших концентраций водорода непосредственно из воздуха и его упорядочением. В предло-ленной модели предполагается, что исходные магннтоупругие деформации кристаллической решетки приводят к неэквивалентности междоузлий пригодных для внедрения водорода. Неэквивалентность водородных позиций приводит к преимущественному заполнению некоторых из них атомами водорода, что в свою очередь, вызывает еще большую неэквивалентность междоузлий, т.е . приводит к эффекту автолокализации водорода.

Если предложенная модель верна, то в данном 'случае доляно наблюдаться явление переориентации неупругих водородных деформаций при воздействии на эти материалы магнитным полем. Предсказанный эффект переориентации неупругих ромбоэдических деформаций кристаллической решетки такле был обнаружен (см.рис.6а,б). Как видно из этих рисунков неупругие водородные деформации решетки могут быть переориентированы не только внешним магнитным полем (рис.6а), но и одноосной нагрузкой (рнс.бб). На рисунках хорошо видно перераспределение интенсивности между дифракционными линиями, результат изменения ориентации ромбоэдрических осей относительно направления внешнего магнитного поля или одноосной

13

нагрузки.

Необходимо отметить, что переориетация неупруги* деформаций решетки наблюдается только в ограниченном интервале темпе}м-тур, в интервале, где наблюдаются наиболее сильные изменения

пг т м иа

20

Рис.4. Изменение формы дифракционной линии псевдокубической фазы порошкового образца соединения ЗтГе0 4Со1 6Н0 1от времени вццеря-

ки на воздухе.

Рис.5. Зависимость е(Т) поликристалла - 1 и порошков, выдержанных длительное время на воздухе - 2 соединения

ЗтГе„

с°11й"о,1

5

6

122 124 126 122 124 М29(гр0

120 122 № 126 128 26(гр} Рис.6. Изменения формы профилей дифракционных линий (440) и (440) ромбоэдрической фазы в соединении Зи^^Со^Н^, 00 временем после воздействия на образец: а) - магнитного поля Н = 6 МА/м; б)- односной нагрузки Р = 800Ш1а. ( На вставке показана взамная ориетация магнитного поля и нормали к поверхности дискообразного образца).

функции е(Т) (рис.5). На расунке ипчазо и кокец этого интервала обозначены Ъ и Тг, соответственно. Причины узкого интервала переупорядочения водородных деформаций связана, по-видимому, с различным состоянием водорода в решетке. В данной работе предполагается, что при температурах Т < 14 водород находится в "замороженном" состоянии, а при Т > Тз , где отсутствуют неупругие деформации, в состоянии межрешеточного газа.

Эффект переупорядочения водорода приводит к эффектам гигантской наведенной магнитной анизотропии я квазкмагннтоупругого последействия, впервые обнаруженных в редкоземельных соединениях. ( Термин "квазимагнитоупругое" последействие введен для обозначения относительных изменений линейных размеров в материалах с неупругимя водородными деформациями решетки со временем при изменении их магнитного состояния и отразает зависимость этих деформаций от магнитострнкции).

Наведенную магнитную анизотропию удалось обнаружить а ряде соединениЙ/Н(Ге,Со)2, с К - ТЬ, Еа, Ъу, Ег не только в порошковых, образцах, но и на поликристаллических образцах, тогда как неупругие деформации кристаллической решетки была обнаружены только в порошках сплавов на основе 8з(Ге,Со)2.

В заключении следует отметить, что лрэдлоненнач водородная модель, хорошо объясняющая ряд наблюдаемых эффектов намагниченности и особенностей кристаллической структуры, подтвер-ндается также хярактерными для водородных релаксаций величинам» времен релаксации и энергии активации, определенной в результате исследований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана методика анализа форьа* дифракционных линий в области температур спии-переорхентацяонных фазовых переходов в зедкоземельных фазах Лавеса С15 с иагнитоупругзми деформациями фисталлической решетка, основанная на методе аппроксимации и юзволяюцая судить о напраалениин оси легкого намагничивания.

2. По данным рентгеновских дифракционных исследований уста-ювлено, что область спин-переориентациониого перехода в ЭтРе^ 1вляется областью сосуществования смеси двух фаз <110> н <111>, тогда как по данным мессбауэровскнх исследований, имеющимся в штературе, - областью существования одной угловой фазы типа

15

<uuw>. Это позволяет объяснить спиновую переориентацию в SmFe2 и рамках теории фазового перехода I- рода.

3. В квазибинарных интерметаллических соединениях SiHj^Tbj-FeQ <Со1 б и SB1_iJ>yxFe2 , обладающих явлением компенсации намагниченности, обнаружены аномалии магнитных свойств и кристаллической структуры, которые хорошо объясняются в предположении неоднородного распределения элементов по объему.

4. В порогаковых образцах квазибинарных соединений Sin(Fe,Co)2 и Sn,Tb(Fe,Co)2 обнаружены эффекты появления гигантских неупругих ромбоэдрических деформаций кристаллической решетки, возникающих при.контакте порошков с воздухом в нормальных условиях, и исчезновения после отжига в вакууме. Предложена качественная модель, объясняющая причину этих эффектов абсорбцией малых концентраций водорода и его упорядочением в поле магнитоупрушх деформаций. На основэ данной модели, предсказан, а затеи и экспериментально обнаружен эффект переупорядочения неупругих деформаций кристаллической решетки при воздействии на образец магнитного поля или одноосного сжатия.

5. Переориентация неупругих деформаций приводит к впервые наблюдавшимся в редкоземельных соединениях эффектам гигантской наведенной магнитной анизотропии и, квазимагнитоупругого последействия.

6. Показано, что энергии активации релаксационных процессов, ответственных за эффекты наведенной магнитной анизотропии и квазимаТнитоупругого последействия в сплавах Sm(Fe,Co)2 и (Sm,Tb)(Fe,Co)2 составляют ~ 0,1 - 1 эВ. Близость этих значений к энергии активации диффузии атомов водорода в кристаллических твердых телах является аргументом в пользу предложенной в работе "водородной" модели, объясняющей аномамалии магнитных свойств и особенности кристаллической структуры изученных фаз Лавеса.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах :

1. А.В.Короаев, Н.В.Пушников, А.В.Андреев, В.С.Гавико -Магнитные и магнитоупругие свойства интерметалидов Sa(Fe1_xCox)2. -ФЫЫ, 1990, N 2, с. 92-97.

2. V.S.Gaviko, A.V.Korolyov, N.V.Mushnikov - Magnetostriction -initiated ordering of hydrogen in Sm(Fe,Co)2 alloys. - J: l.ess-Сошвоп Met., 1990, v. 167, p.119-125.

3. A.V.Korolyov, V.S.Gaviko, N.V.Mushnikov - Tl>e magnetic annea-

16

ling effect in hydrogsn containing intersetallic Sa(Fe,Co)2 compounds. - Phys. stal. sol.(a), 1990, v.119, p.K163-K16G. I. N.V.Mushnikov, A.V.Korolyov, V.S.Gaviko, Ye.I.Raevski, L.Pareti. -Induced magnetic anisotropy in S;3(Fe,Co)2 cos-pounds. -J. Applied Phys., 1991, v.70, p.2768-2773. i. E.E.Artma, G.P.Zjnoveva, A.V.Korolyov and V.S.Gaviko Features Peculiar to the Acoustic Properties of Intermetallic SmFe2 in the Spin Reorientation Region. - phys. stat. sol. (a), (1991),168,91-95. . N.V.Mushnikov, N.K.Zäikov and V.S.Gaviko - Inversion of the magnetization near the condensation point in TbFe^ hydrides. J. Alloys and Coopounds, 1993, v.191, p.63-68. . N.V.Mushnikov, V.S.Gaviko and A.V.Korolyov, - Anomalous temperature dependence of magnetization in SaQ 6DyQ 4Fe2 quasibinary intermetallic conpound. J.Alloys and Compounds,1993, v.199, p.81-65. . A.Ye.Yernakov, N.V.Mushnikov, M.K.Zajkov, V.S.Gaviko and V.A.BarinoY. - Magnetic and nagnetoelastic properties of amorphous and crystalline TbFe2!lx hydrides. Philosophical Magazi'ne. B. Dec. 1993 , 68/6, p 633 - 830. . . A.V.Korolyov, V.S.Gaviko, and H.V.IIushnikov - Quasi Magnetoelastic Aftereffect and Induced Magnetic Aaisotropy Caused by Absorbed Hydrogen in Rare - Earth MgCu2 - Structure Conpounds. IEEE Transations on Magnetics floveübsr 1933 Voluia 29, N.6, p.2899 - 2901. ). V.S.Gaviko, N.V.Mushnikov, A.V.Korolyov, Gerasimov E.G., and Lapina T.P. - Magnetic Properties of Qna3i - Binary Con-pounds SQ1_xTbx(Fe,Co)2 Caused by Inhoaogeneous Distribution of the Eleiaents. - Phys. Met. tietallography, 1894, vol.78, Ho.8, pp.167-172. . Л.В.Королев, H.B.Мутников, А.В.Андреев, В.С.Гашшо -Магннто-стрикция соединений Sa(Fe1_xCox)2. Тезисы докл. У Всесоюзного семинара "Магнетизм редкоземельных сплавов"., Грозный, 1988, с.64.

:. А.В.Королев, Н.В.Муишшов, А.В.Андреев, В.С.Гавико - Магнитные свойства соединений Sa(Fe1_xCox)2. Тезисы докл. Y Всесоюзного семинара "Магнетизм ' редкоземельных сплавов", Грозный, 1988, с.66.

13. А.В.Королев, Н.В.Мушников, В.С.Гавико - Магнитные эффекты в интерметаллидах R(Fe,Co)2 ( R = So, Gd, Tb, Ег ) , вызванные поглощенным водородом. - Тезисы докл. XIX Всесоюзной конф. по физике магнитных явлений, Ташкент, сентябрь 1991 г.

14. В.С.Гавико, А.В.Королев, Н.В.Мушников - Наведенная магнитная анизотропия в редкоземельных интерметаллических соединениях Sm(Fe,Co)2. - Тезисы докл. X Всесоюзной конф. по постоянным магнитам, Суздаль, октябрь 1991г. ст.5.

15. A.V.Korolyoy, N.V.Mushnikov and V.S.Gaviko - Influence of the small additions of hydrogen on the structure and magnetic properties of intermetallic Sm(Fe,Co)2 compounds. Abstract of Proc. 2nd Int. Syap. on Physics of Magnetic Materials, July 2-7, 1992, Beijing, China.

16. A.V.Korolyov, V.S.Gaviko, and N.V.Mushnikov - Quasi -Magnetoelastic Aftereffect and In jced Magnetic Anisotropy Caused by Absorbed Hydrogen in Rare - Earth MgCu2 -Structure Compounds. Abstract of IEF' International Magnetics Conference (INTERMAG ' 93), Stockhojm, April 13-16, Sweden, 1993;

17. A.Ye.Yermakov, N.V.Mushnikov, N.K.Zajkov and V.S.Gaviko -Magnetic and magnetoeiastic properties of amorphous and crystalline TbFe^ hydrides. Abstract of 2nd International Workshop on Metastable Metallic Phases: amorphization and nanocrystalline phases, April 5-7, 1993, Bologna, Italy.

IB. A.V.Korolyov , ,:.V.Mushnikov , V.S.Gaviko, Gerasimov E.G., A.S.Ernolenko, V.I.Chrabrov - Peculiar magnetic properties of 4f - 3d quasibinary interaetallics due to heterogeneous distribution of substitudents. Abstract of il-th Inf. Conf. on Solid Compounds of Solid Compounds of Transition Elements - July 5-8, 1994, Wroclaw, Poland, p.105.

19. A.V.Korolyov , Muahnikov N.V..V.S.Gaviko , Gerasimov E.G., A.S.Enaclenko, V.I.Chrabrov - Heterogeneous Magnetic State of Quasi-Binary Rare Earth Intermetallic Compounds With CaCus and MgCu2 -Type Structure. - Abstract of International Conference on Magnetism, 22-29 August, 1994, Warsaw, Polongs, p 573.