Дисторсионные фазовые переходы и спонтанная магнитострикция в редкоземельных фазах Лавеса тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ГЛАВА

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

§I. Атомно-кристаллическая структура редкоземельных интерметаллидов CI

§2. Магнитные свойства соединений типа CI5 редкоземельных металлов с железом

§3. Спиновая переориентация в квазибинарных системах интерметаллических соединений типа CI5 редкоземельных металлов с железом

§4. Влияние магнитного упорядочения на структуру редкоземельных интерметаллических соединений типа CI

§5. Постановка задачи

ГЛАВА

II. ШТОДИКА ЭКСПЕРШЕНТА

§I. Приготовление образцов

§2. Аппаратура для рентгеновских измерений при комнатной и низких температурах

§3. Методи!^ обработки рентгендифрактометрических измерений

§4. Методика ядерного гшлгла-резоианса

ГЛАВА

III. ЭКСПЕРИ1'Ж1ТАЛЫ1ЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕШ'Ш

§I. Рентгеновское изучение фазового состава интерметаллидов квазибинарной системы те,., ч f^ г •

§2. Рентгеновское исследование теплового расширения и спонтанной магнитестрикции интерметаллидов квазибршарной систеглы Т1 Ш Ре, ( О < х < 0,5 ) - s§3. Мессбауэровское исследование интерметаллидов системы "^Vx >« *^^ г

§4. Рентгеновское исследование структуры теплового расширения и спонтанной магнитострикции интерметаллидов систеьш СТ^ Но ^ 3) fe

§5. Мессбауэровское исследование интерметаллидов системы(т6; НоЛ J)y Ре^ ЗАКНКНЕНРШ И ВЬШОДЫ -./,

Установление взаимосвязи физических свойств твердых тел и их атомно-кристаллической структуры является одной из важнейших задач современной физики конденсированного состояния [1,2], Успех в решении поставленной задачи в значительной мере определяется развитием идей и представлений, связанных с фазовыми I переходами. Среди классических объектов физики фазовых переходов заметное место принадлежит магнетикам, обладающим пшрокой гшшой разнообразных магнитных переходов типа "порядок-беспорядок" и "порядок-порядок". Особый интерес представляют такие магнетики, которые при магнитном упорядочении претерпевают структурные фазовые перехода. Подобные структурные и магнитные перехода могут происходить как при изменении внешнего температурного поля (спонтанные перехода), так и при изменении внешнего магнитного поля (индуцированные перехода) [З-ю] .Эта потребность техники стимулирует исследователей синтезировать и систематически исследовать новые и все более сложные соединения. Многочисленные исследования интерметаллидов показали, что наибольший интерес для практики представляют соединения из трех и более компонентов. Варьируя состав соединений, можно получить широкую га^ лму разнообразных физических свойств ( магнитных, электрических, абсорбционных и т.п. ). Шесте с тем, именно на ьшогокогдпонентных интерметаллидах удается всесторонне изучать особый класс магнитных переходов - спинориентационные переходы.До недавнего времени внимание исследователей при изучении редкоземельных интерметаллидов было сосредоточено в основном на их магнитных свойствах, а количество структурных исследований было сравнительно невелико. Развитие тонких методик структурных исследований редкоземельных интерметаллидов дало возможность устанавливать взшшосвязь магнитного упорядочения со структурными фазовыгуШ переходагли. С помощью низкотемпературной рентгенографии удается по характеру трансформации атоглно-кристаллической структуры определять не только ориентацию вектора спонтанного магнитного момента на поликристаллических образцах, но изучать анизотропию теплового расширения и спин-ориентационные переходы.Результаты работы доложены на Научно-технической конференции молодых ученых, посвященной 100-летию со дня рождения И.П. Бардина (Руза, 1984 г.) и на Ломоносовских чтениях МГУ (Москва, 1984 г.) и отражены в двух публикациях.ГЛАМ I. ОБЗОР ЖТЕРАТУРЫ.

выводы

1. Методами низкотемпературной рентгеновской дифрактометрии и ядерного гамма-резонанса установлено, что магнитное упорядочение в системах интерметаллидов типа CI5 Т(5 tJoly Vez и ("Г«в7Лдс) Эу Ре2 сопровождается дисторсионными фазовыми переходами с образованием низкоеимметричных модификаций атомно-кристаллических структур.

2. В интерметаллидах систем TS Efe^ Рег в области составов 0 ^х ^0,5 обнаружены гигантские значения константы спонтанной магнитострикции "X Ю-3.

3. В интерметаллидах TSosHolo s. ) ^^ охлаждении от 300 до 4,2 К обнаружены сложные искажения атомно-кристаллической структуры, обусловленные спин-ориен-тационными магнитными фазовыми переходами типа "порядок-#иторядок" с образованием "угловых фаз".

4. В интерметаллиде ТЕ^ ^^ г спин-ориентационный магнитный фазовый переход сопровождается соответствующей трансформацией атомно-кристаллической структуры, причем внутри интервала (от 200 до 72 К), в котором существуют угловые магнитные фазы, переход из ромбоэдрической фазы в моноклинную происходит непрерывно.

5. В интерметаллидах систем С1"^) в интервале концентраций от х=0 до х=0,5 константа спонтанной магнитострикции "X практически не зависит от состава. щ

1. Жданов Г.С. Физика твердого тела. М., Изд-во МГУ, 1961.

2. Жданов Г.С. Проблемы физики и химии твердого тела. В сб. "Физика и химия твердого тела", М., Изд-во МГУ, 1979.

3. Белов К.П.,Звездин А.К.и др. Ориентационные переходы в редкоземельных магнетиках. М., "Наука", 1979.

4. Белов К.П. Редкоземельные магнетики и их применение. М., "Наука", 1980, 239 с.

5. Тейлор К. Интерметаллические соединения редкоземельных металлов. М., "Мир", 1974, 221 с.

6. UlM&ti &0JTQ ЕалЫл JniermetaeeiM,

7. Jicoudem\c %ш Мш Уотк qmoL donclon, /973, 2.G6 р.

8. Тейлор К, Дарби М. Физика редкоземельных соединений. М., "Мир", 1974, 374 с.

9. Физика и химия редкоземельных элементов. Справочник. М., "Металлургия", 1982, 336с.

10. Вонсовский С.В., Изюмов Ю.А., Курмаев Э.З. Сверхпроводимость переходных металлов, их сплавов и соединений. М., "Наука", 1977, 383 с.

11. Несбитт Е., Верник Дж. Постоянные магниты на основе редкоземельных элементов". М., "Мир", 1977, 168 с.

12. Свогк Л.Е., y.S.,Tauot,fta*Sas Л. Ки^ь ЛолъЖо-mstdB&Lne Jnisdropij ш tu&ic Коле, Compoundsp. MO'iGb.

13. Ъаг&сига, ВG-ircuud 3.P.,£aforestЗ.л lemaire SBaud8.,Мшшег! Spontaneous i^agnetoeCoittt blstortiom in Some- Rase, ga/ftk-jrsn iao-e.s PKa^es . PWviea , $6 -gs в, 49??,p. 455-45?.

14. Илюшин А.С., Тебеньков 10.В., Низкотемпературные модификации кристаллических структур интерметаллидов Т&Соя и• Вестник Моск. ун-та, серия "физика,астрономия", 1977, т. 18, №, с. 139-140.

15. J&&undL CCark Ji.S. Temperature Л&дъеИъоЛьоп ar\d Jlaando^brldion oj SlngCe Ory^taC TrnTe^.-S.Appt.Phtf5., 42 C3), p. Удб9ЧЗН.

16. Cte/rfc JI.S., СиШпЗЛ., JlcdlcLsters

17. Phom&ohegr<x& ЫьЬогЫок ш Ula^^ostrlcti^e £aoe&

18. Pkaso CompoLLndb .-Jl&an. and JA&cjw. fleeter., №?5}p.m-m.

19. X7. Ufitbocnvb 6.11., Koon N.C. ConlLriuos сйол or'izntaAiom singge orastai A?etc/ Stafc tommun\cation^v. 2.?,

20. Илюшин А.С. Введение в структурную физику редкоземельных интерметаллических соединений. М., Изд-во МГУ, 1984.

21. Кириличева Л.А., Илюшин А.С., Перов А.П. Структура и тепловое расширение интерметаллидов квазибинарной системы H>bKHoxPeJV . 1.1., ФШ, 1981, т.52, JS 2, с.430-432.

22. Белов К.П., Елютин О.П., Никитин С.А. и др.

23. ФИМ, №17 у т. A3. с.29£-зоо

24. Теслюк М.Ю. Металлические соединения со структурами фаз Лавеса. М., "Наука", 1969, 136 с.

25. Рейнор Г.В. Металловедение магния и его сплавов . М., "Металлургия", 1964.

26. Белов Н.В. Структуры ионных кристаллов и металлических фа. М., Изд-во АН СССР, 1947.

27. Тебеньков 10.В., Илюшин А.С. Возможные пространственные (федоровские) группы редкоземельных интерметаллидов типа CI5 в магнитоупорядоченном состоянии. ВИНИТИ, 1982, JS 300-82 Деп.-12с.

28. I^asbin A.S., ШаШ&ся W.i. JUdQneUc ar\d SiruttiMra^ Studies of коле larih <&оцгел Phcue. Ter-nariu X. 1 of Solid S4afc Оигм., (7 , 1Ш,р.в1~т.

29. IEu^M* AS., UTatCace W.i. Magnetic a.nol Structure SmdiQAo'f Rare.- ЯолЬк- Xro^ -Manaane^-e Ламел Ph&it TernasieA J. J. of So&d Stah f?, №6,

30. Bu skouj К . SW-e. Ivv-Verv^erW^Vcs .JCi. Co ov Se.

31. SWt. Sol , 'ЗХ , v/.7b , p. Ж

32. Никитин С.А., Бислиев A.M. Эффективные обменные поля в соединениях редкоземельных металлов с железом типа- jog

33. RFea и RFe3 . ФТТ, 1973, т.15, в.12, с.3681-3683.30. WZduL ШЛ.

34. С/. Cfom.Ph^s., hj> р . 3S57-3B6B.31. WbrtheAn &.К., С/.4.fW- vbl-UT^ 4*62, p. ><33?

35. Вourole* 6-. J. (Цит.ло PA.D. TW4, M-Zvcfai-Ье*,oo r ■ А Ф Фк £>,Tke<>is33. buiwamec, »ll^U.m. кго1.. )

36. С£я/гк Л .£., Beiion H.S.Jarn&ffcuufatf., СаМемВ. Magnetic Properties of Rdre Sa^iA Fe^ IniermeiaMcc Compounds*.p .335-345

37. Wigwam* КоаиЛГ.С., JULiMei* IB. Cufoc Ясьгтык AmoJL^i of Л&^теЫс Arv\$otropu Measurements Stnafa

38. Crystal UOtTb^tejiouw phciu CompotcncU.-J.Pfuu.Che^.^v.39, р.Ш-Ш.

39. Wi2tiar^> C.M., RoonJ/.C. 4ontiruAX)<M> Sfrn Orientations w bfitit* &W>toJ? Sot.State Com., vM,m, pMse.

40. WiWiamA C.M., jp^ ori^^om w tintjPe--oruxtaZ fiM. РЫм. Conj-. S&r., JVo3?,

41. Bowde* ft. J., bwnbwru ft.Si.P., QruEmcorewb А.К Snucler R.i. oUdsstcuar studies of tft соЛ^ йпЫг-metaCHc compounds.-J. Ph^.Soc,ser. Z, v.-/., I%8,pjb76-13$7.- JO в

42. Ai^cmu IT £)cucie@ M.9. .OrievM-dio*

43. Теглв^ч Cu-бсс Laves G>vvijr>oum^5, Pb^Hs- Revi • V-7A/<3 , 4673 , p. A220 040. Ai-2Y"OY\4

44. U -M- SpU. Orieiti^DM e,^ ГО mol 4W Piett oto&>n<%vy

45. T1 T> J4. ^иллд^г cufift sy^cJ^ry41. AWatt-M^.l^-^u^tw.

46. Вонсовский С.В. Магнетизм. М.,. "Наука", 1971, 1132 с.

47. ЗЬллгб-иг-л. Ъ <£loss (^ yvo Z МЛг. jTleLwrtv JU. S(j)*rw^heou.sичл scrv—i e retire

48. CJU. C^ffcinueu* ©^Se^^U^icr^1. S^l ^Tt^l^ . Sol, J1. Co-vn пл. о v>,46. м. ^(i-w а , А4г^тг.за>ОМг,е€ cus^jc.^cfurUa Spi^ U^K1. О^омл^Л. PX^^W-V ШЪ, p.

49. Тебеньков Ю.В. Структурные фазовые переходы в редкоземельных интерметаллидах типа CI5 "ТВ и

50. G>z Автореф. дисс. к.ф.-м.н. М., МГУ, 1982.

51. Илюшин А.С., Кириличева Л.А., Перов А.П., Тебеньков Ю.В.- Но

52. Смещения атомов тербия в кристаллической решетке магнито-упорядочизающегося интерметаллида 7~8 Fez . Вестник МГУ, сер. физика,астрономия, $ 6, 1983.

53. Илюшин А.С., Кириличева Л.А., Перов А.П. Спиновая переориентация и структурные фазовые переходы в квазибинарной системе Ре^ . Рукопись депонирована в ВИНИТИ, J& 4922-82, Деп. 17 с.

54. Илюшин А.С., Кириличева Л.А., Перов А.П. Структура и тепловое расширение интерметаллидов квазибинарной системы . Изв. ВУЗов, сер. физика, JS 1,1983, с. 126-128.

55. Кириличева Л.А., Илюшин А.С., Тебеньков Ю.В.Методика. определения смещений атомов при структурных фазовых переходах в интерметаллидах типа CI5. Рукопись депонирована в ВИНИТИ № 775-82, Деп. 17 с.

56. Д*£ CufteИ JR. cW КъЧег. Av\WUaJ • Gsvi^e^e^tcc . Ph-C fcioJeJpliC* , ?n )1. N-Ч, , £М2-ЛЪЪ

57. Маркосян А.С. Искажение кристаллической структуры и магнитострикция соединений R Ni^ . ФТТ, 1981,т.23,Д° 6, с. I656-I66I.

58. Хейкер Д.М., Зевин Л.С. Рентгеновская дифрактометрия. М., "Физматгиз", 1962.

59. Перов А.П. Низкотемпературная приставка к дифрактометру ПТЭ, 1984,т. , с.

60. Шаскольская М.П. Кристаллография. М., "Наука", 1976.

61. Азаров Л., Бургер М. Метод порошка в рентгенографии. М., ИЛ, 1961.

62. Бойко А. А. Измерение коэффициентов термического расширения на дифрактометре УРС-50ИМ с низкотемпературным приспособлением. АМРА, 1968, т.3, с. 225.

63. Бойко А.А. Аппаратура и методика низкотемпературной рентгеновской дилатометрии. Автореферат дисс. к.ф.-м.н. М., МГУ, 1969.

64. Финкель В.А. Высокотемпературная рентгенография металлов. М., "Металлургия", 1968.

65. Финкель В.А. Низкотемпературная рентгенография металлов. М., "Металлургия", 1971.

66. Жданов Г.С., Илюшин А.С., Никитина С.В. Дифракционный и резонансный структурный анализ. М., "Наука", 1980.

67. Белов К.П. Упругие, тепловые и электрические явления в ферромагнитных металлах. М., "Физматгиз", I95X.

68. Кринчик Г.С. Физика магнитных явлений. Изд-во МГУ, М., 1976, 367 с.

69. Техническая документация к ЯГР спектрометру типа "Эльтрон".

70. Иркаев С.М., Кузьмин Р.Н. Опаленко А.А. Ядерный гамма-резонанс. Изд-во МГУ, М., 1970, 207 с.

71. Вертхейм Г. Эффект Мёссбауэра. М., "Мир", 1966, 172 с.

72. Шпинель B.C. Резонанс гамма-лучей в кристаллах. М., "Наука", 1969, 407 с.

73. Эффект Мёссбауэра (сборник статей). М., Изд-во иностранной литературы, 1962, 444 с.

74. Экспериментальная техника эффекта Мёссбауэра. М., "Мир",1967, 184 с.

75. Чекин В.В. Мёссбауэровская спектроскопия сплавов железа, золота и олова. М., "Энергоиздат",1981, 105 с.

76. Литвинов B.C., Каракишев С.Д., Овчинников В.В. Ядерная гамма-резонансная спектроскопия сплавов. М., "Металлургия", 1982, 143 с.

77. Химические применения мёссбауэровской спектроскопии (перев. с англ.). М., "Мир", 1970, 503 с.

78. Кириличева Л.А.,Температурное исследование структурных изменений в соединениях редкоземельных и переходных металлов. Автореферат дисс. к.ф.-м.н. М., МГУ, 1982.

79. G.K. WeHfUiv* , J-ucc^^Vo V. > WeArwicIc ^.-Ц.avOSo-Wr^ Ц% HvoW^.^s m Serine jr^

80. RCo^ co-^i'- A ^Ssse-tuer-J.P^S.F. <W,vdJL73 K/G,77. Scheie- S.T S4.P. M^S^^gtaulle* o^HLt Cxl&kc M-OTV V-Otv^etкЧ-ел^^еЯч II ,lc1. С : Sobc* il,

81. Махмуд Й.А., Тебеньков Ю.В., Илюшин А.С. ,Нальгиев А.Г.-М. Влияние изоморфного замещения атомов на структуру и тепловое расширение интерметаллидов. Рукопись депонированав ВИНИТИ, й 1398-83, Деп.

82. Илюшин А.С., Махмуд И.А. Спонтанная магнитострикция и спиновая переориентация в интерметаллидах системы

83. АгД-Л* ^ * Изв* ВУЗов» сер.физика, 1984, т. № 7, с. 52-55.