Магнитные фазовые переходы и локальные распределения атомов в сплавах квазибинарных систем бета Mn19,5-xSnxFe0,5 и бета Mn20-x(SiFe)x тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ



МШИСТЕРСТВО РСЗСР НАУКИ .ВЫСШЕЙ ИЮЛИ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИЖИ КАБАРДЧНО-БШАРСКТЯ ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ ГОСУДАРСТВЕННЫ)! УНИВЕРСИТЕТ

не правах рукописи

ЫА12АЕВ Саид-Магомед Шахидович

УДК 539,172.3:539.2

МАГНИТНЫЕ ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДИ И ЛОКАЛЬНЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АТС МО В В СПЛАВАХ КВАЗИБШАМК СИСТЕМ & Мя £п Те И &Mn (SiTe).

/ «J?-X * 0,s j 20-Х х (Специальность 0Г.04.07-физика твердого тела)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Квльчик - 1992

Работа выполнена на кафедре физики твердого тела физического факультета МГУ им.И.В.Ломоносова и на кафедре обцей физики физического факультета Чечено-Ингушского государственного университета им. Л.Н.Толстого.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ- ____

кандидат физико-математических наук »доцент [А~-ХТмТБислиев)

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ доктор физико-математических наук,профессор А.С.Илтаин

ОйИЦШЬНЫВ ОППОНЕНТЫ: доктор физико-математических наук С.А.Никитин доктор физико-математических наук И.К.Камилов

Ведущая организация- Дагестанский государственный университет

на заседании специализированного совета К 063.68.01 по присуждению ученой степени кандидата наук » Кабардино-Балкарском государственном университете.

(360004,Нальчик,К-БГУ,Уул.Черннпевсскрго,д. 173)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан "_"_1992г.

Зацята состоится

специализированного совета кандидат фиэ.-мат.наук

А.А.АХКУБЕК0В

РОССИЙСКАЯ ? V " :- 3-

ГОСУАЛРСТеен :

БИБЛИОТЕКА ощая'йрактеигстш. работы

Актуальность проблемы. Разработка физических принципов создания материалов, обладающих заданным комплексом физических свойств, является одной из ватшейших задач современной физики конденсированного состояния. Наряду с изменением химического состава, механическими, тепловыми, радиационными воздействиями, изменяющими атомно-кристаллическую структуру вещества и, в частности, металлических сплавов, большое влияние на их физические свойства оказывает характер атомных распределений. В связи с этим изучение атомного упорядочения в сплавах и установление взаимосвязи локальных атомных расцределений в сплавах с их физическими свойствами является важной и актуальной задачей.

Наиболее полно процессы упорядочения изучены в сплавах с кубическими объемно- и гранецентрированными, а такяе с гексагональными плотно упакованными структурами. Вместе с тем в последние годы все большее число исследователей сосредоточило свое внимание на изучении локального атомного порядка в сплавах на основе полиморфных металлов - Со' , £г , "П , Рг , Мп и других. Это обусловлено тем, что такие металлы позволяют в "чистом виде" изучать влияние атомно-кристаллической структуры и локального окружения атомов на физические свойства сплавов. Особый интерес представляет марганец благодаря тому, что он обладает 4-мя аллотропными модификациями, две из которых ( <>1 и р ) имеют-четырех- и двухпозиционные атомно-кристаллические структуры, не встречающиеся больше ни у одного металла.

Многие вопросы, касающиеся как самого марганца, так и -сплавов на его основе, до настоящего времени остаются невы-

пененными. Достаточно сказать, что, несмотря на многочисленные попытки, все еще однозначно не решен вопрос о магнитной структуре антиферромагнитного марганца.

Цель работы. В настоящей диссертационной работе было предпринято температурное рентгеновское я ыессбауэровское ж следование структура, базовых переходов и некоторых физических сзойств твердых растворов з f, -марганце олова и яелеза в сплавах системы S n х FeiS и яелеза и кремния в сила:

системы М«^ (Si Ре)х .

Целью данного исследования было установление взашосвя: состава, структуры, локальных атомных распределений с тепло] ш и магнитными свойствами сплавов квазибинарных систем

^0.5 И ^"ао-* > изоструктурных J, - I

дафякацяи марганца.

Научная новизна. Впервые в твердых растворах яелеза и олова в сплавах системы Мп , <?-и Ррлс и железа и кремния : сплавах системы tsi Fe)x установлено существование

явления избирательного взаимозамещения атомов с образовать е» упорядоченных систем, изоструктурных j> -модификации маргаш Обнаружено, что сплавы квазибинарных систем Sn^Fg^

} ^20 х низких температурах (ниже 50 К) претерш

ваэт антнйерромагнигные фазовые переходы, сопровоздавдиеся аномалиями теплового расширения.

В сплавах квазибинарной системы f> Fe^ устг

новлено изменение характера распределения атомов келеза по положениям 8(с) и I2(d) двухпозиционной структуры в зависимости от концентрации олова в системе.

В сплавах этой ке системы в области составов 0^x^0,6 основной вклад в нормирование температуры Иееля TN дают маг-

нитнне обменные взаимодействия типа " - Те " и " Mn -St» а возрастание Т в области составов 0,6 $х <1,7 определяется резким дополнительным вкладом магнитных обменных взаимодействий типа " Ре - S-n" и " Sn - $ vi ".

Обнаружена корреляция кривых концентрационных зависимостей температуры Нееля я параметров дальнего порядка в сплавах системы j>,Mnio ^ (SlPe)x .

Практическая ценность. Полученные результаты позволяют раскирятъ возможности целенаправленного поиска и создания материалов с оптимальными магнитными и тепловыми свойствами.

Апробация работа. Результаты работы докладывались на П Всесоюзной совещании по ядерно-спектроскопическим исследованиям сверхгонких взаимодействий (1987,г. Грозный), У Всесоюзном семинаре "Магнетизм редкоземельных сплавов" (1988,г.Грозный), И Всесоюзном совецанил но ядерно-спектроскопическим исследованиям сверхтонких взаимодействий (1989, г. Алма-Ата), Уральской научно-технической конференции " Применение мессбауэровс-кон спектроскопии в материаловедении" (1989, г. Иже век), Международной конференции по применению эффекта Мессбауэра (1989, г.Будапешт), П Всесоюзном семинаре " Магнитные фазовые перехода и критические явления" (1989, Махачкала) а отражены в 10 публикациях.

Объем работа; Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, выводови списка литературы. Она изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунка, 9 таблиц, 86 библиографических названий.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Зо введении аргументируются актуальность выбранной теш

исследований, ее гпа;с?ячес1:ое и научное значение, сформулирована цель работы, обоснован выбор экспериментальных методик г дак перечень основных полодешй, выносимых на защиту.

Первая глава содержит обзор литературы. В ней рассмотрены вопросы аллотропии марганца, его электронная и атомно-прясталлическая структуры. Подобно излагаются данные о мно-гопозяционкых струг-турах и я ^ модификаций, дрозодится анализ родственности этих структур и их различия. Описывагота диаграммы состояний бинарных систем М-и- , ми - , Мп-5» и диаграмма базовых равновесий тройной систеш Ми-Ре -при 1С00°С. Проанализированы результаты изучения сплавов тве] дых растворов нелеза к алкшкия в модификациях марганца методами ядерного гамма-резонанса.

Из обзора литературных данных следует, что далеко не во проблемы, связанные с явлениями упорядочения атомов в сплава: со слояннмл шогопозяцианншш структурами решены. Наименее изучены эти явления в сплавах на основе <и я £ модификаций марганца. До сих пор однозначно не установлена магнитная структура «£ -марганца, нет данных о магнитной структуре сплавов на основе р -модификации марганца, недостаточно изучены процессы, происходящие в р -марганце я его сплавах при низких температурах. Имеются некоторые расхождения в теории и методике изучения отдельное явлений. Перечисленные выше факторы и обусловливают постановку задачя в данной работе. Литературный обзор заканчивается параграфом 6, в котором сформулирована постановка задачи.

Вторая глава посвящена методике эксперимента. В ней да ется описание методики приготовления образцов, аппаратуры, используемой при проведении экспериментальных исследований,

методики обработки экспериментальных данных.

Рентгеновские измерения проводились на дифрактометрах типа ДРОН (ДРШ-1 и ДРШ-3) с гониометрическими устройствами 17Р-4 и ГУР-5. Использовались рентгеновские трубки БСВ-24 и БСВ-6 с яелезннм анодом. Низкотемпературные рентге^^т,,^ ид_ мерения проводились с помощью специальной приставки оригинальной конструкции, разработанной на физическом факультете МГУ.'

Низкотемпературная камера обеспечивала проведение дифракционных исследований поликристаллов в интервале температур от 5 до 300 К. Охладцение образца осуществлялось за счет теплообмена с держателем, который омывался струей жидкого гелия. Регулировка температуры осуществлялась изменением скорости подачи жидкого гелия. Датчиком температуры слушша откалиброван-ная стандартная термопара ( Аи + 2,11 а.ч.% Со) - Си . Стабилизация температуры в течение заданного времени составили не менее 1°.

Рентгеновский фазовый анализ проводился на поликристаллических образцах. По рентгеновским данным определялись межплоскостные расстояния я относительная интенсивность дифракционных максимумов и сопоставлялиь с эталонами. Мессбауэров-ские измерения были проведены на спектрометре, работающим в режиме постоянного ускорения и на стандартном ЯГР-спектромет-ре типа "Медея". В качестве источника р -квантов использовались изотопы 57Со и 119 5 п в соединении Ва 5п03 .

Для определения номеров каналов, соответствующих нулевому значению скорости, использовался поглотитель Со 5п03 , не имеющий химического сдвига относительно источника Ва 5г> 0} . Два симметричных спектра одновременно записывались в 256 каналах памяти многоканального анализатора. Низ-

ТТ9

котемпературяые измерения проводились только с изотопом 5у\ в одном и тш же металлическом криостате при неизменной геометрии оптики в интервале температур 4,2 - 300 К.

Крпостат, попользованный в работе для низкотемпературных Ирло.г?ауэровских измерений, был разработан в ННИЯФ 1Л7. Регулирование и измерение температуры проводились автоматически с помощью специальной системы.

Обработка экспериментальных мессбауэровских спектров проводилась на ЭШ БЭС1Л-6 в Вычислительном центре ЖУ, на персональном компьютере РСДТ на физическом факультете МГ7 и на "Искре -1256" на физическом факультете Чечено-Ингушского университета.

При обработке мессбауэровских спектров сплавов системы ? » полученных на источнике 57 Со, использо-

валась программа " 3 РЕСТИ" , разработанная кандидатом физико-математических наук В.С.Русаковым.

Анализ полученных в работе ЯГР-спектров поглощения сплавов 2п, Рев5 и М^ао-ч различной концентрации, йзоструктуряых $> - модификации марганца, показал, что все спектры обладают сверхтонко! структурой и содержат, по крайней ыере, по три спектральные линии разной интенсивности. Поскольку при комнатной температуре все сплавы парамегнитны, сверхтонкая структура ЯГР-спектров может быть обусловлена только эффектами квадрупольного взаимодействия и типом кристаллической структуры. Это обстоятельство и было положено в основу расчета сверхтонкой структуры теоретических мессбауэровских спектров поглощения. При этом учитывалось, что в сложных структурах £ -марганца резонансные атомы железа занимают структурно-неэквивалентные положения, то есть находятся

в разных электронных состояниях. Вследствие этого, им должны соответствовать различные величины изомерных химических сдвигов ^ , а отсутствие сферической симметрии в координационных положениях резонансных атомов должно было приводить к квадру-польнкм расщеплениям спектров. При расчетах СТС мессбауэровс-клх спектров сплавов предполагалось, что атомы железа могут занимать как положения 8(с), так и положения 12( ф), и варьировались величины изомерных химических сдвигов, квадрупольннх расщеплений я интегральных интенсявностей для двух спектральных дублетов, соответствующих этим положениям.

Ло экспериментальным ЯГР -спектрам определялась концентрация резонансных атомов ;келеза в структурно-неэквивалентных положения. ГГря этом считалось, что концентрация яелеза в том и другом положениях пропорциональна интегральной интенсивности соответствующего спектрального дублета.

Третья глава диссертации содержит изложение результатов экспериментального исследования сплавов квазибинарной системы

Рентгеновский фазовый анализ сплавов системы jb М и Snх Рв0,5- > содержащих 0; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,2; 3,4 ат.% , показал, что все сплавы однофазны и изотип-ны р - модификации марганца. С ростом содержания олова от х = 0 до х= 1,7 постоянная репе тки о. практически линейно увеличивается от 6,3086 S до 6,4866 iL Концентрационная зависимость атомного объема "V демонстрирует монотонное возрастание объема с небольшим отклонением от линейного закона.

Рентгеносъемка дифрактограмм сплавов изучаемой системы в интервале температур от 300 до 4,2 К показала, что сплавы при охлаждении вплоть до температуры 4,2 К не претерпевают струк-

турных фазовых переходов, в их структура остается кубической и изотипной - Ми . Однако, в ходе кривых зависимости атомного объема V от температуры для сплавов всех составов обнаружены однотипные аномалия, первую из которых следует связать с температурой Нееля Т ^ , при которой сплавы переходят в антиферромагнигное состояние, а вторую - с изменением магнитного порядка. Температуры обеих аномалий зависят от состава сплава (рис. I).

/

г ннН' ✓

1 » « _________ .1 — *

С 0.8 1.6 *

Рис. I.Кривые концентрационных зависимостей температур магнитных аномалий Т^ и Т2 для сплавов системы Рес5

Из рисунка видно, что температура Нееля Т^ сплавов сложным образом зависит от содеряания в них олова. Это можно интерпретировать следующим образом. Антиферромагнетизм сплавов ' М-и - Ре обусловлен обменными магнитными взаимЬдействиями типа марганец-железо, точнее переходом части электронов железа в с1 -полосу марганца, Именно эти взаимодействия и формируют температуру Нееля (при х = 0 Т = 22 К). При относительно малых концентрациях олова ( 0£х<0,75), когда в одной элементарной ячейке содержится менее одного атома олова, в спла-

вах наряду с обменными магнитными 'взаимодействиями типа м*-Ре на формирование Т м влияют и взаимодействия типа Мп - 5« В этом случае вероятность образования взаимодействующих пар "олово-олово" и "олово-яелезо" достаточно мала. В сплавах составов 1,0 4x41,7 в каждой элементарной ячейке будет находиться уже более одного атома и наряду с указанными втае типами появятся обменные магнитные взаимодействия типа - £п и $71 - Ре , которое и приводят к резкому повыиенига температуры Нееля.

Температурные мессбауэрозские исследования сплавоз квазибинарной системы р Ч0{ по изотопу проводились как при комнатной температуре, так и в широком диапазоне температур от 4,2 до 300 К.

Исследования при комнатной температуре не выявили зависимости величин изомерного сдвига и квадрупольного расщепления а Е от содержания олова в сплавах всех составов. Съемка мессбаузровских спектров этих же самых сплавов при температурах яидкого гелия показал, что все спектры существенно уширяются за счет магнитных сверхтонких взаимодействий. При этом сама форма спектров не изменяется. Они по-преянему остаются дублетами, но величина сверхтонкого магнитного расщепления с ростом концентрации олова заметно увеличивается.

В работе по температурным зависимостям параметров мессбауэ-ровских спектров были изучены температурные зависимости средних значений сверхтонких магнитных полей Н ^ на ядрах слова для сплавов разных составов. По этим зависимостям определены значения температур магнитного упорядочения (температур Нееля Г,) и их зависимости от состава. По экспериментальным ■данннм показано, что характер изменения Нц^ (Т) завися?

■от состава. Так для всех сплавов составов до х = 0,5 зависимости й (т) адекватно аппроксимируются функией Бесселя BUi CT) , а для х 1,0 - функцией Бесселя (Т)

Ход кривой концентрационной зависимости температуры Нее-ля Т (х), построенной по данным мессбауэровских измерений (на рис. I отмечено крестиками), имеет немонотонный характер. По общему виду и по абсолютным значениям Tv хорошо совпадает с аналогичной кривой, построенной по данным температурной рентгенографии. Это обстоятельство позволяет считать доказанным, что обнаруженные на кривых температурных зависимостей V „_ (Т) аномалии теплового расширения имеют магнитную

GL1 *

природу.

Обнаруженная немонотонность в ходе кривой концентрационной зависимости изомерного химического сдвига i показала, что в сплавах разных составов образуются области с различными локальными распределениями атомов, характеризующимися различным ближайшим окружением атомов олова.

Мессбауэровские исследования сплавов системы S*x Fe о5 по изотопу ^Со были проведены при комнатной температуре. Анализ полученных спектров поглощения выявил, что все спектры обладает однотипной сверхтонкой структурой, но с ростом концентрации олова происходит их заметная трансформация. Обработка спектров осуществлялась с помощью программы "СПЕКТР" на персональном компьютере РСХТ и показала, что их сверхтонкая структура представляет собой суперпозицию двух или трех спектральных дублетов в зависимости от состава сплава. Появление третьего квадрупольного дублета в данной работе интерпретируется как появление в структуре £ - Мг» вокруг атомов железа в положениях типа 8(с) в ближайшем окружении

-атомов олова такие в положениях типа 8(с). В пользу этого свидетельствует и факт увеличения интенсивности данного квадру-польного дублета с ростом содержания олова в системе J> ? ^ у о.5" • Подробный анализ полученных зависимостей площадей трех спектральных дублетов (рис. 2) от концентрации

Рис. 2. Графики концентрационных зависимостей площадей трех дублетов для сплавов системы £ мв,5 ■

дал возможность сделать вывод о том, что в сплавах квазибинарной системы ^ к З^* в зависимости от их состава реализуются два типа локальных распределений атомов железа. В области концентраций олова (Кх^О.б атомы деле за преимуще-

ственно сосредотачиваются в положениях типа I2( d), а в обл; тв концентраций; 0,64x41,7 - в положениях типа 8(с). При этом увеличение концентрации железа в положениях типа 8(с) имеет место только в таких участках сплава, которые обогащены и атомами олова.

Анализ распределений атомов олова в сплавах кваэибинар-ной системы j- Ml1t4s-x Slr,x F<W проведен на гипотетической модели бинарного сплава £ Mt\uj-* 5т,к ♦ ® этой модели предполагалось (в соответствия с данными мессбауэровских азы рений на изотопе ), что все атомы олова сосредоточены

в положениях типа 8(с) структуры р - Мп .

Результаты расчетов вероятностей появления пар взаимоде: ствущих атомов разного типа в сплавах системы js. х £пх , а также учет фанта возникновения в сплавах системы ß Ип,^^ S -и х ^е c.s взаимодействувдих пар с участием атомов железа дали возможность считать, что основными магнитными обменнк ми взаимодействиями в сплавах системы f> Мтц..^ Sn х » ог-ределящими формирование их магнитных свойств являются взаимодействия медцу парами:

При этом можно предолагать, что возникновение магнитного упорядочения в сплавах изучаемой системы определяется первыми двумя парами, а резкое увеличение температуры Нееля Тм с концентрацией олова выше х = 0,5 - дополнительным взаимодействием атомов олова между собой.

В конце третьей главы дается заключение по результатам исследований сплавов системы Snx ре0.$ • 3 работе

с помощью комплекса экспериментальных методов обнаружено, что сплавы этой системы при охлаждении до температур 25 * 50 К

претерпевают магнитное упорядочение, в результате которого сплавы становятся ангиферромагаитнымя.

Температура Нееля Тн сплавов сложным образом зависит от их состава. Ее формирование в сплавах с малым содержанием олова происходит за счет обменных магнитных взаимодействий атомов олова с атомами марганца. При более высокой концентрации олова к ним добавляются обменные магнитные взаимодействия атомов мевду собой, приводящие к резкому увеличению Ту .

Анализ сверхтонкой структуры мессбауэровских спектров сплавов систем ßMrtii.r.% FeCtS- , полученных с использованием источников излучения ^Со и -^Sn , позволил установить особенности локальных распределений атомов Sti и Fe по структуре jl - Ми в сплавах различных составов.

Во-первых, было установлено, что все атомы олова в сплавах составов 0,14x41,7 распределены исключительно по положениям типа 8(с) структуры j, -марганца. Во-вторых, атомы железа в сплавах изучаемой системы распределены и по положениям типа 8(с) , и по положениям типа 12(Ы ). При этом в епда-гах с содержанием олова в пределах до х<0,6 атомы железа преимущественно сосредоточены в полотеняях 12{с(), т.е. обнаружено их упорядочение. По мере увеличения концентрации олова характер локальных распределений атомов яелеза по структуре £ -Ми изменяется. В сплавах образуются два типа локальных окружений атомов яелеза, занимающих позиции 8(с). Локальные окружения первого типа представляют собой такие конфигурации атомов, при которых атомы железа в положениях 8(с) имеют в блпяайгаем окружении исключительно атомы марганца и

M-n^ijt) . Локальные окружения атомов железа в положениях

8(с), относящиеся ко второму типу, имеют в своем блляайшем окружении наряду с атомами мартанца( Ма,[с)и Ип еще и

атомы олова, занимающие лолозен&я 8(с).

При этом обнаружено, что с ростом содержания олова в системе концентрация атомов железа в положениях 12( с1) и 8(е) с локальным окр кем первого типа монотонно убывает, а кон-

центрация атомов кедеза в положениях ¿8 (с) с локальным окружением второго типа существенно возрастает. Суммарная концентрация атомов аелеза в положениях 8(с) с обеими типами локальных окружений в сплавах с содержанием олова х> 0,6 заметно превышает средни) концентрацию железа в сплавах, т.е. обнаруживается упорядочение атомов яелеза в структуре jv-Mr» с преимущественным заполнением позиций 8(с).

Обнаруженное изменение характера упорядочения атомов железа от состава сплавов системы у ^ к s по-видимому, связано с тем, что энергия межатомного взаимодействия пар атомов Fe -J« превосходит энергию взаимодействия пар атомов Fe -М-и .

В-третьих, при изучении теплового расширения сплавов системы МгЧт < Fe обнаружены аномалии в ходе кривых температурных зависимостей атомного объема и доказана магнитная природа этих аномалий.

Четвертая глава диссертации посвящена рентгенографическому исследованию фазового состава, атомно-кристаллической структуры и тешгавого расширения, а такие мессбауэровским исследованиям сплавов квазибияаряой системы J> Mn^^fs; Fe)„ .

Рентгеновский фазовый анализ подтвердил, что все сплавы рентгеновски однофазны и их структура изотипна структуре J» -модификации марганца, т.е. все сплавы являются твердыми раст-

I

•ворами железа и кремния в ^ -марганце.

В работе делается предположение, что при образовании твердых растворов в сплавах в области составов до х = 4 атомы железа и кремния распределяются по структуре ^ - МП почти статистически, а при более высоких концентрациях в расположении этих атомов имеет место упорядочение.

В результате дальнейшего изучения системы (5|Ре)хустановлено, что при низких температурах все сплавы системы претерпевают антиферромагнлтные фазовые переходы, сопровождающиеся аномалиями теплового расширения. Температура антиферромагнитного упорядочения Т^ монотонно , хотя нелинейно, возрастает с увеличением в сплавах концентрации суммарной примеси ( $« Ре )•

Сопоставление данных о ходе концентрационных зависимостей температуры Нееля Т ^ для системы с аналогичными данными, полученными для системы ^ Мгцг_у

х , позволяет считать, что температуры Нееля в спла-

вах формируются в результате обменных магнитных взаимодействий атомов железа и марганца. Нелинейность в ходе кривой концентрационной зависимости Т ч для ставов исследуемой системы обусловлена упорядоченным распределением атомов железа, по структуре ^ - Ми .В пользу этого свидетельствует корреляция кривых зависимостей температуры Нееля и параметров дальнего порядка от концентрации суммарных примесей.

В работе показано, что обнаруженные методом рентгеновской дилатометрии аномалия теплового расширения сплавов квазибинарной системы |> х С$\ Ре)* обусловлены формированием в сплавах антиферромагнитного упорядочения при охлаждении сплавов до низких температур.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДО

В настоящей диссертационной работе методами рентгеновского структурного анализа, низкотемпературной рентгеновской дилатометрия и ыессбауэровской спектроскопии впервые проведено систематическое изучение атомно-кристаллической структуры, локальных распределений атомов, теплового расширения и магнитных фазовых переходов в твердых растворах зелеза, олова и кремния в £ -модификациях марганца на сплавах квазибинарных систем р Мпм у>)( кТв05 и р М^о-х Ре)к •

Сочетания резонансных и дифракционных экспериментальных методик позволило надежно установить характер локальных распределений атомов железа и олова в тройных сплавах системы а Мп Яп Ре„ „ и атомов железа в сплавах системы ь-М-п (5*1 Ре)„ > обладающих сложными атомно-кристалличес-

20-Х *

кими структурами, изотипными двухпозиционной структуре у -Мп .

Исследование, проведенное в широком температурном интервале от 4,2 до 300 К с использованием комплекса экспериментальных физических методов, позволило установить в сплава: обеих систем наличие антиферромагнитных фазовых переходов, сопровоадащихся аномалиями теплового расширения.

В работе проанализировано влияние состава, локальных атомных распределений и температуры на тепловые и магнитные свойства сплавов квазибинарных систем Мп^^т^ и

> М/м2|>-х и установлена четкая корреляция между па-

раметрами дальнего порядка, характеризующий распределение атомов в структуре иг , и температурами Нееля Тн сплавов.

Комбинированное применение метода мессбауэровской спек-

СП ТТЛ

троскогшл с использованием двух изотопов Со и Sn к изучению сплавов системы лМп.,, 5м дало возмож-

I 14,?-X * 0,ь

ность не только интерпретировать необычную сверхтонкую структуру мессбауэровских спектров сплавов этой системы, получен-ннх на источнике Со, но и выявить тонкие особенности распределений атомов железа по структуре j> - Мп в зависимое-ти от концентрации олова.

Это обстоятельство позволило детально изучить изменение характера локальных атомных распределений в сплавах системы & и факт смены типа предпочтитель-

ных положений структуры для их заполнения атомами

железа. Бри малых концентрациях олова (CK х ^0,6) атомы железа предпочтительно занимают положения типа I2( с!), как и во всех ранее изученных системах. При более высоких концентрациях олова (0,64 х$1,7) атомы железа предпочтительно заполняют положения типа 8(с). Это явление смены типа локального атомного порядка в сплавах со структурой, изотипной р -М-» , обнаружено впервые.

Применение метода температурной мессбауэровской спектроскопия не только доказало наличие в сплавах Ре^-антиферромагнлтного упорядочения, но и позволило установить концентрационную зависимость температуры Нееля Т., (х).

В работе впервые обнаружена сложная зависимость температуры антиферромагнитного упорядочения Т^ (х) от концентрации олова в сплавах системы j> 5r1* ^о? и Дана убедитель-

ная и обоснованная интерпретация поведения кривой концентрационной зависимости температуры Нееля Т^ (х) на основе анализа данных об особенностях распределений атомов олова и железа в сплавах разных составов. При малых концентрациях олова в спла-

вах основной вклад в формирование температуры Нееля Ttf дают обменные магнитные взаимодействия типа " Fe -м* " и " Syi -Myi", а резкое возрастание TN при х>0,6 обусловлено возникновением дополнительных обменных магнитных взаимодействий типа "S-n - îr> " и " s я -Та

Выводы.

1. В твердых растворах яелеза и олова в сплавах системы

j, Mw Ç у, Çç с s и гкелеза и кремния в сплавах системы e>Mri (S\ Fe) установлено существование явления изби-

Г ¿«-1С v *

рательного взаимодействия атомов с образованием упорядоченных систем, изоструктурных - модификации марганца.

2. Сплавы квазибинарных систем J> и

f. (siFe)^ при низких температурах (ниже 50 К) претер-

певают антиферромагнитные фазовые переходы, сопровождающиеся аномалиями теплового расширения.

3. В сплавах квазибинарной системы рMY\»r.xSl,,>f установлено изменение характера распределения атомов яелеза по положениям 8(с) и I2( d ) двухлозкционной структуры р - м-и в зависимости от концентрации олова в системе.

4. В сплавах системы ^ в области составов 04x40,6 основной вклад в формирование температуры Нееля Ты дают магнитные обменные взаимодействия типа "Ми - F« "и "Mti -$1ч а резкое возрастание Т^в области составов 0,64 х41,7 определяется дополнительным вкладом от магнитных обменных взаимодействий типа "Fe-Si^H "S-n-Sn".

5. В сплавах системы C^Fe)* обнаружена корре-

2,0

ляция кривых концентрациошгах зависимостей температуры Нееля Т (х) и параметров дальнего порядка ) (х).

N у

Основные результаты диссертации изложены в следующих

публикациях:

1. А.М.Бпслиев, С.-Н.П.Маиаев, А. С.Илюшин, И.Л.Ииканорова, В.В.Корчаякин. Исследование локалышх распределений атомов в сплавах Ми-Те -S; методом мессбауэровской спектроскопии.// Тезисы докл. II совещания по ядерно-спектроскопическим исследованиям сверхтонких взаимодействий, г.Грозны:", 1987, с. 162.

2. А.М.Еислиев, А.С.Йлюиин, С.-М.И. Панаев, И.А.Никанорова. Применение эффекта Мессбауэра к изучению локального атомного порядка в сплавах па основе А -, и -модификаций марганца. Сб. "Физико-химические методы исследования л контроля производства", г.Грозный, 1987, с. 84-91.

3. А.-Х.М.Еислиев, С.-М.Ш.Машаев, А.С.Илюшин. Магнитная природа аномалий теплового расширения в сплавах Мл- Sn -Те . Тезисы докл. У Всесоюзного семинара "Магнетизм редкоземельных сплавов", г .Грозный,1988, с. 67.

4. А.М.Бислиев, С.-М.Ш.Машаев, А.С.Илюшин, И.А.Никанорова, В.В.Корчаякин. Исследование локальных распределений атомов в сплавах Им- Ре - Si методом мессбауэровской спектроскопии. В сб. " Материалы П Всесоюзного совещания по ядерно-

спектроскопическим исследованиям сверхтонких завимодействий' Изд-во Моск. ун-та, 1988, с. 83-87.

5. С.-М.И.Машаев, А.С.Илюшин, А.-Х.М.Еислиев, В.С.Засимов, И.А.Никанорова^ А.Эдгдуги. Мессбауэровское исследование сверхтонких взаимодействий в ыагаитоупорядочиващихся сплавах систеш рг0? •// Тезисы докл.Ш Всесоюзного совещания по ядерно-спектроскопическим исследованиям сверхтонких взаимодействий, г.Алма-Ата, 1389, ч.П, с. 36.

6. С.-Г,1.Ш.Машаев, А.С. Ил шин, А.-ХЛ.Бислиев, В.С.Засямов, И.А.Никанорова, А.Эдгдуги. Низкотемпературные мессбауэ-ровские и рентгеновские исследования магнитоупорядочиваю-щихся сплавов системы M,"igr.y Fe»iS •// Тезисы докл. Уральской научно-технической конференции" Применение мессбауэровской спектроскопии в материаловедении", г.Ияевск, 1989, с. 85.

7. AS.ZtyuilLi/); S.S. Mas&üeo-, ¿/"¿¿А'ь&га-гггъ, A.Setgc/oup?, М.#. Mustafa, <f. JCeJvff/S, A.fgasg. ¿¿¿SSАы*ег jpectrajcyvy a/?ct У-гау cJif/rcLiiio» siuob'es affeyj *f psecoleA'**-r>y yysttt* Мяю-х Ее<>,г ¿"г.' Cbttferencr e/r Vit Арр&са-Ш/л ff ¿¿¿Jt&ver ¿fteci. teet *f 4Msucb, V. / /MS, />■ Л /9.

8. А.-Х.М.Бислиев, А.С.Илшин, С.-М.12.Машаев, И.А.Никанорова, А.Эдгдуги. Аномалии теплового расширения сплавов

Peo,s- » изоструктурных у,- модификации марганца. // Тезисы докл. П Всесоюзного семинара " Магнитные фазовые переходы и критические явления", г.Махачкала, 1989, с. 65-66.

9. А.-Х.М.Бислиев, А.С.Илшин, С.-М.Ш.Машаев, И.А.Никанорова, С.К.Хуцуруез. Аномалии теплового расширения твердых растворов железа и кремния в ^ -марганце.// Тезисы докл. 2-ой региональной конференции " Химики Северного Кавказа - народному хозяйству", г.Грозный, 1989, с.235.

10. А.С.Илюшин, И.А.Никанорова, С.-М.П.Маиаев, М.А.Мостафа. Влияние магнитного упорядочения на тепловое расширение сплавов „ Ре.. Sr» . Металлы, Js 6, 1990, с.165-167.

13.S • * *