Спин-переориентационные переходы и магнитная анизотропия в редкоземельных соединениях с тетрагональной кристаллической структурой R2(Fe,Co)14B и R(Fe,Co)11Ti тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В. ЛОМОНОСОВА

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

Панкратов Николай Юрьевич

СПИН-ПЕРЕОРИЕНТАЦИОННЫЕ ПЕРЕХОДЫ И МАГНИТНАЯ АНИЗОТРОПИЯ В РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ С ТЕТРАГОНАЛЬНОЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ R2(Fe,Co)14B и R(Fe,Co)11Ti

Специальность 01.04.11 - физика магнитных явлений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 2004

Работа выполнена на кафедре общей физики и магнитоупорядоченных сред физического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, профессор С.А. Никитин

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Б.К. Пономарев

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник А.А. Мухин

Ведущая организация:

Институт физики высоких давлений РАН

Защита состоится "21" октября 2004 г. в 1630 часов на заседании Диссертационного Совета К 501.001.02 в Московском государственном университете им.М.В.Ломоносова по адресу: 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В.Ломоносова, физический факультет, аудитория ЮФА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан " 21" сентября 2004 г.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета К 501.001.02 в МГУ им. М.В. Ломоносова

кандидат физико-математических наук И.А. Никанорова

гоов-ц {ьогч

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Спин-переориентационные переходы (СПП) в магнитоупорядоченных веществах обусловлены переориентацией вектора намагниченности относительно кристаллических осей при изменении температуры или магнитного поля, и они часто встречаются в редкоземельных ферро- и ферримагнетиках. Экспериментальные и теоретические исследования этих переходов были обобщены К.П.Беловым и др. [1]. Однако многие аспекты этого явления нуждаются в дальнейшем экспериментальном и теоретическом изучении, особенно в редкоземельных интерметаллидах. Особенно интересны в теоретическом и практическом отношении СПП в соединениях, которые используются при производстве магнитожестких материалов.

Результаты работ по синтезу постоянных магнитов на основе Nd-Fe-B с экстремальными свойствами впервые были представлены на конференции по магнетизму и магнитным материалам в Питтсбурге (1983 г.), где впервые было заявлено об открытии нового класса постоянных магнитов на основе сплава неодима и железа с металлоидом бором. Интерметалл иды ряда К^е14В удачно сочетают высокую одноосную магнитокристаллическую анизотропию (К1 ~4 106Дж/м3), экстремально большую величину намагниченности насыщения (I ~ 1,61 Тл), достаточно высокую температуру Кюри (~ 600 К) и относительную дешевизну компонентов. Все это вывело постоянные магниты на основе соединений К^е14В в лидирующую группу современных магнитотвердых материалов.

Однако, несмотря на большое число работ, посвященных изучению данных соединений и магнитов типа Nd-Fe-B, до сих пор на практике не реализован теоретический предел энергетического произведения для этой группы постоянных магнитов. Большой проблемой также является повышение температурной стабильности магнитных и гистерезисных характеристик постоянных магнитов Nd-Fe-B, как в области высоких, так и в области низких температур, в связи с тем, что соединение Nd2Fe14B имеет при температуре Т=135К ориентационный фазовый переход от магнитокристаллической анизотропии «легкая ось» к анизотропии «легкий конус».

В настоящее время технология получения редкоземельных постоянных магнитов разработана. Дальнейшее совершенствование магнитных материалов данного типа невозможно без более глубокого понимания природы их фундаментальных магнитных свойств и адекватного модельного описания их микромагнитного состояния. Для получения новых данных о природе

комплексных исследований магнитокристаллической анизотропии в области ориентационных фазовых переходов.

Открытие тройных соединений К^е14В придало новый импульс исследованию обогащенных железом сплавов для возможных применений в качестве постоянных магнитов. В частности представляют интерес псевдобинарные соединения группы К^е12-хМх) со структурой ТИМп12. Как известно, бинарные соединения ЯРе12 не образуются. Структура ТИМп12 стабилизируется в соединениях с железом введением в состав третьего элемента - Т1, V, Сг, Мо, "" А1, Та. Соединения RFe11Ti также обладают весьма высоким значением магнитокристаллической анизотропии (МКА), намагниченности насыщения 1а и температуры Кюри Тс. В ряде составов благодаря высоким значениям констант МКА можно в принципе реализовать высокие значения коэрцитивной силы.

В указанных классах интерметаллидов могут быть получены высокие значения МКА и разнообразные СПП, обусловленные конкуренцией констант МКА подрешеток Зё и 4f металлов, а также конкуренцией констант МКА первого, второго и третьего порядка. Таким образом, эти соединения являются хорошими модельными объектами для изучения СПП различного рода.

Замещение железа кобальтом в РЗ соединениях К2^е,Со)14В и Я^е,Со)пТ позволяет расширить спектр СПП за счет изменения магнитной анизотропии Зё-подрешетки, поскольку константы одноионной МКА для ионов Fe и Со имеют противоположенные знаки.

Ранее было обнаружено положительное влияние гидрирования на магнитные свойства ряда богатых железом РЗ интерметаллидов: гидрирование является способом повышения температуры Кюри этих магнитных материалов. При введении атомов легких элементов в кристаллическую решетку также изменяется важная характеристика магнитоупорядоченных веществ -магнитная анизотропия. В некоторых случаях наблюдается изменение знака константы магнитной анизотропии. Физическая природа этого эффекта до сих пор не выяснена в должной степени. Влияние атомов внедрения на МКА и СПП кобальтосодержащих РЗ соединений в настоящий момент изучено не достаточно полно и многие закономерности этих эффектов не раскрыты. Известно, что гидрирование ряда РЗ соединений с кобальтом приводит к противоположным эффектам в магнитных свойствах, чем в соответствующих соединениях с железом. Представляет также значительный интерес исследовать СПП в гидридах соединений Я2^е,Со)14В и К^е,Со)пТ^ так как гидрирование модифицирует кристаллическое поле.

Цель работы.

Целью настоящей работы является исследование спин-переориентационных переходов (СПП) и изучение физических механизмов, приводящих к СПП, в интерметаллических соединениях (R,R')2Fe14-xCoxB ^ = Eг, Sm), RFe11-xCoxTi (R = Eг, ТЬ) и их гидридах.

Научная новизна.

В работе получены следующие новые научные результаты.

1. Впервые исследовано поведение магнитных свойств в области СПП в монокристаллах интерметаллических соединений RFe11-xCoxTi ^ = Ег, ТЬ) и ориентированных образцах соединений ^Д')^ем-хСохВ (R = Ег, Nd, Sm).

2. Впервые определены температурные и концентрационные зависимости магнитных полей, при которых происходят магнитные фазовые переходы первого рода.

3. В системах RFe11-xCoxTi (R = Ег, ТЬ) и ^Д')^е14-хСохВ (R = Ег, Ш, Sm) обнаружены СПП вследствие компенсации магнитной анизотропии в Зd-пoдpeшeткe, содержащей ионы железа и кобальта.

4. Обнаружено, что замещение Fe атомами кобальта и внедрение атомов водорода в кристаллическую решетку Ег^е,Со)пЛ влияют противоположным образом на температуру СПП.

5. Обнаружено сильное влияние СПП на температурную и полевую зависимость магнитострикции и предложена физическая модель для объяснения этих аномальных зависимостей в области СПП.

6. Получена новая информация о физических механизмах СПП в ферро- и ферримагнитных РЗ соединениях и выяснена роль магнитокристаллических и обменных взаимодействий.

Положения, выносимые на защиту.

1. Результаты комплексного исследования трансформации СПП при изменении температуры и магнитного поля для систем (^Д')^е14-хСохВ ^ = Ег, Nd, Sm), RFe11-xCoxTi ^ = Ег, ТЬ) и их гидридов с помощью измерений намагниченности и механических крутящих моментов монокристаллических и порошковых ориентированных образцов в широком интервале температур в статических магнитных полях до 140 кЭ и в импульсных магнитных полях до 500 кЭ.

2. Данные о наличии СПП следующих основных типов:

- СПП, обусловленные образованием угловых структур;

- индуцированные магнитным полем СПП, происходящие вследствие переброса вектора намагниченности под действием магнитного поля из одного потенциального минимума энергии МКА в другой.

- спонтанные СПП, индуцированные изменением температуры.

3. Результаты исследования процессов намагничивания в ферримагнитных соединениях Ег2Ре14-хСохБ с МКА типа легкая плоскость:

- при намагничивании вдоль оси легкого намагничивания (ОЛН) возникают скачки намагниченности в сильных магнитных полях Н превышающих критические 400 кЭ, что связано с возникновением угла между магнитными моментами подрешеток;

- при намагничивании вдоль оси трудного намагничивания (ОТН) до критических полей Н < Н"й при антипараллельной ориентации магнитных моментов РЗ и З(1-подрешеток полевая зависимость намагниченности удовлетворяет уравнению Сексмита-Томсона.

4. Результаты изучения концентрационной зависимости температуры СПП в соединениях Ег2(Ре,Со)14Б при замещении железа атомами кобальта и доказательство того, что СПП обусловлено компенсацией МКА РЗ и Зё-подрешеток.

5. Данные о значениях параметров кристаллического поля и их изменениях при замещении Бе кобальтом и при введении атомов водорода в кристаллическую решетку в соединениях Ег2(Бе,Со)14Б. Данные о возрастании магнитокристаллического взаимодействия в Зё-подрешетке и в подрешетке эрбия при замещении Бе кобальтом.

7. Результаты исследования температурных и концентрационных зависимостей пороговых полей в монокристаллах соединений ТЪ(Ре,Со)пТ1, при которых происходят индуцированные магнитные фазовые переходы 1-рода.

6. Результаты исследования магнитной анизотропии и СПП в монокристаллах соединений Ег(Ре,Со)пТ1, из которых следует, что при комнатной температуре существует одноосная анизотропия, а при температурах ниже температуры СПП - анизотропия типа легкий конус в составах с концентраций Со х < 3; для более высоких концентраций кобальта (ЕгБе7Со4Т1 и ЕгРе6Со5ТГ) при низких температурах реализуется МКА легкая плоскость. Доказательство того, что температуры СПП в монокристаллах соединений Ег(Ре,Со)пТ1 определяются конкуренцией МКА Зё-подрешетки и подрешетки эрбия. Результаты исследования влияния гидрирования на СПП в соединениях Ег(Ре,Со)пТ1

Практическая значимость.

Получены данные о магнитных характеристиках соединений (К,К')2Ре14-хСохБ (Я = Ег, N(1, 8ш), ЯРе11-хСохТ1 (Я = Ег, ТЪ), которые относятся к классу перспективных магнитожестких материалов благодаря своим высоким значениям магнитной анизотропии и намагниченности насыщения. Результаты диссертационной работы могут быть положены в основу разработок новых

магнитожестких материалов, обладающих высокими значениями магнитной энергии в заданном интервале температур. Явление спиновой переориентации, которое наблюдалось в исследованных сплавах, может быть использовано для разработки различных термомагнитных устройств, работающих в широком интервале температур 4.2-400 К.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях: XVII и XIX Международных школах-семинарах "Новые магнитные материалы микроэлектроники", Москва, (2000, 2004); Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-2000", Москва, (2000); Международной научной конференции "Актуальные проблемы физики твердого тела", Минск, Беларусь (2003); XIV международной конференции по постоянным магнитам, Суздаль (2003); Всероссийской школе-семинаре молодых ученых "Физика Фазовых Переходов", посвященной памяти Х.И. Амирханова, Махачкала,

(2003); Девятой всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Екатеринбург, Россия, 2003); International symposium on metal-hydrogen systems, 5-10 September, Krakow, Poland (2004); Десятой всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых, Москва, (2004); Международной конференции "Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах", Махачкала

(2004).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 4 научных статьи и тезисы 13 докладов на научных конференциях (всего 17 печатных работ).

Структура и объём диссертации.

Диссертация состоит из четырёх глав, введения, заключения и списка литературы из 97 наименований. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, включая 77 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертации, указана цель работы, её научная новизна и практическая значимость, сформулированы защищаемые положения.

Первая глава представляет собой литературный обзор по теме диссертации. Проведен краткий анализ имеющихся литературных данных по исследованию структурных и магнитных свойств редкоземельных интерметаллидов R(Fe,Co)11Ti и R2(Fe,Co)11B. В данных соединениях можно

провести достаточно четкое деление электронной системы на электроны, обладающие локализованным магнитным моментом, и электроны проводимости, а в магнитной подсистеме выделить две магнитные подрешетки: редкоземельного и Зё-переходного металлов.

В литературе имеются данные о влиянии внедрения атомов водорода на магнитные свойства богатых железом редкоземельных соединений RFenTi и R2FenB, однако, практически отсутствуют данные о магнитных и структурных свойствах гидридов данных соединений с частичным замещением железа кобальтом. В тоже время можно предположить, что в соединениях с кобальтом внедрение атомов водорода будет оказывать противоположное воздействие на магнитокристаллическую анизотропию и спин-переориентациоиные переходы.

В литературном обзоре приведены варианты теоретического представления энергии магнитокристаллической анизотропии. Рассмотрены основные типы магнитокристаллической анизотропии и спонтанных спин-переориентационных фазовых переходов. Приведен обзор индуцированных магнитным полем переходов первого рода. Эти переходы (First Order Magnetization Process - FOMP), происходят в результате переброса вектора спонтанной намагниченности между двумя неэквивалентными минимумами свободной энергии анизотропии под воздействием магнитного поля. Показана связь между константами анизотропии и параметрами кристаллического поля [2]. Определение параметров кристаллического поля - важная задача физики твердого тела. Использование простейшей модели точечных зарядов часто ведет к трудностям и противоречиям в интерпретации экспериментальных данных. Наряду с расчетами, выполненными в рамках данной модели, необходим также анализ экспериментальных кривых намагничивания, полученных при измерениях на монокристаллических образцах вдоль главных кристаллографических направлений при разных температурах.

Во второй главе диссертации описаны методы синтеза и аттестации образцов. Подробно описаны методы приготовления гидридов интерметаллических материалов, методы измерения намагниченности, кривых механических вращающих моментов и магнитострикции.

Сплавы получены методом высокочастотной индукционной плавки в атмосфере особо чистого аргона на кафедре магнетизма физического факультета Тверского Государственного Университета. Исходные металлы выбирались максимально высокой чистоты: железо, кобальт, титан и бор чистоты 99,9%, редкоземельные металлы чистоты 99,5%. Выплавка слитков массой 0,2 кг проводилась в индукционной печи "Донец-1". Для выращивания монокристаллов использовалась шахтная печь сопротивления. Фазовый состав

Таблица 1. Температуры СПП соединений Г^СРе.СгОиВН,, температура СПП и изменение температуры СПП (А!^) при гидрировании.

Состав Тя!*. К ДТ5К, К

5т2РемВ ЛП

Ег2Ре14В 325

Ег2РеиВН2,б 360 35

Ег2РепСо|В 343

Ег2Ре,3Со,ВН2,6 325 -18

Ег2Ре,2Со2В 350

Ег2Ре|2Со2ВН2,6 280 -70

(Его,2Шо,8)2ре|4В 138

(ЕГо.2НС!О,8№|4ВНЗ,4 136 -2

(Его.5Шо,5)2ре14В 157

(ЕГо,5Шо.5)2ре|4ВНз,4 162 5

(Его18Шо,2)2РемВ 208

(Его.вШо.гЪРеиВН-,.,! 307 99

М2Ре14В 125

Ш2Ре|4ВН41| 112 -13

М2Ре|2Со2В 128

Ыё2РС|2Со2ВН4., 108 -20

Ыс12Ре|оСо4В 119

Ш2Ре|0Со4ВН4,| 106 -13

Мё2Ре8Со6В 117

М2Ре8Со6ВН4,, 106 -11

Ш2Ре6Со8В 110

Ыс12Ре6Со8ВН4,, 116 6

сплавов контролировался рентгеноструктурным методом. Было показано, что полученные сплавы являются однофазными и обладают тетрагональной кристаллической структурой ТИМп12 (для соединений К(Ре,Со)пТ1) и структурой Кё2Ре14Б (для соединений (К,К')2(Ре,Со)14Б). Из слитков соединений препарировались монокристаллы. Монокристалличность образцов контролировалась методом Лауэ. Состав исследованных в работе образцов и температуры СПП представлены в таблицах 1 и 2.

Исследованные в работе гидриды интерметаллических соединений были получены в Институте структурных исследований и низких температур (г. Вроцлав, Польша), на кафедре химии и физики высоких давлений Химического факультета МГУ и в Институте физики твердого тела и исследования материалов (г. Дрезден, Германия). По результатам рентгеноструктурного анализа найдено, что гидрирование не изменяет тип

Таблица 2. Температуры СПП соединений К(Ре,Со)цТ1Ну (у = 0; 1), температура СПП и изменение температуры СПП (ДТян) при гидрировании.

Состав

Тбй» К

дт5К, к

ЕгРе|оСо,Т|

ЕгНе9Со2Т1

ЕгРе,Со2ТШ

ЕгРе8Со3Т1

ЕгГе7Со4Т1

ЕгРс7Со4ТШ

ЕгРе6Со;Т1

51,2 52 54,2 54,4 64,4 41 190

-23,4

2,2

ТЬРе|0СО|Т1

ТЬРс9Со2Т1

ТЬРе8Со3Т1

ТЬРе,Со4Т1

ТЬРе6Со5Т1

ТЬРе6Со5ТШ5

250 290 240 150 ОЛН ЛП

кристаллической решетки, но увеличивает объем элементарной ячейки.

В работе были исследованы монокристаллы гидридов соединений со структурой ТИМп12 (EгFe9Co2TiH1, EгFeJCo4TiH1 и Т^е^о^Ш^ с концентрацией водорода один атом Н на формульную единицу. При такой концентрации, согласно нейтронографическим данным, водород полностью заполняет октаэдрические пустоты.

Магнитные свойства гидридов Ег2^е,Со)14ВН2 были исследованы. Для получения этих гидридов водород подавался при комнатной температуре и низком давлении (р<300мбар). После того как весь водород поглощался, гидрируемый образец подвергался гомогенизации при комнатной температуре в течение ~60 часов. Концентрация поглощенного водорода рассчитывалась волюмометрическим методом. Также исследовались гидриды (КД')2^е,Со)14ВНу с максимальной концентрацией водорода. Гидрирование проводилось при комнатной температуре с давлением водорода 30 бар. Гидрируемый образец подвергался гомогенизации при комнатной температуре в атмосфере водорода в течение 24 часов. После снятия давления водорода наблюдалась частичная десорбция водорода. Поэтому, окончательная концентрация водорода была измерена методом расплавления образцов.

В работе проведено исследование намагниченности монокристаллических и ориентированных во внешнем магнитном поле порошковых образцов. Для измерений намагниченности был использован маятниковый магнетометр (МГУ, г. Москва), часть измерений была выполнена на емкостном магнетометре в

магнитных полях до 150 кЭ в Международной лаборатории сильных магнитных полей и низких температур (г. Вроцлав, Польша), на SQUID магнетометре в полях до 50 кЭ и в импульсных магнитных полях до 500 кЭ в широком интервале температур в Институте твердого тела и исследования материалов (г. Дрезден, Германия).

Магнитокристаллическая анизотропия исследовалась методом измерения кривых механического вращающего момента на автоматизированном магнитном анизометре (МГУ, г. Москва) в полях до 13 кЭ в интервале температур 80-900 К. Использовались также методики измерения магнитострикции и теплового расширения тензометрическим методом в интервале температур 80-300 К в магнитных полях до 12 кЭ. Для определения температур магнитных фазовых переходов были выполнены измерения начальной магнитной восприимчивости в диапазоне температур 1.8-300 К в Институте твердого тела и исследования материалов (г. Дрезден, Германия) и в интервале температур 300-1000 К на кафедре магнетизма Тверского Государственного Университета.

В третьей главе приведены результаты исследования магнитных свойств соединений (R,R')2(Fe,Co)14B (R = Nd, Er, Sm) и их гидридов. В параграфе 3.1 представлены результаты изучения процессов намагничивания и переориентации магнитного момента в сильном поле для ферромагнитного соединения Sm2Fe14B и ферримагнитных соединений Er2(Fe,Co)14B в импульсных магнитных полях до 500 кЭ. Из измерений механического вращающего момента и намагниченности было установлено, что соединение

160-

120-

S и

it

U

40-

_____ /

Н±с У/ У

Щс/ н = 260кЭ сг

Т = 4.2К

0

J00

400

500

200 300

Н, кЭ

Рис. 1. Полевые зависимости намагниченности монокристалла Sm2Fe14B, измеренные вдоль и перпендикулярно тетрагональной оси с. Пунктиром изображена кривая намагничивания, рассчитанная по двум константам анизотропии.

Sm2Fe14B является высоко-анизотропным ферромагнетиком во всем интервале температур ниже температуры Кюри (Тс = 641 К). На рис. 1 представлены кривые ст(Н), измеренные вдоль и поперек тетрагональной оси с при температуре Т = 4.2 К. Кривая намагничивания вдоль оси легкого намагничивания быстро достигает насыщения и затем слабо изменяется в интервале полей от 30 до 280 кЭ. Изотерма намагниченности вдоль трудного направления не выходит на насыщение в полях до 500 кЭ при Т = 4,2 К. В поле Нсг = 260 кЭ наблюдается скачок производной намагниченности, а затем наклон кривой намагничивания сильно уменьшается, что, по-видимому, связано с изменением заселенности подуровня J = 5/2 в полях Н > Нсг В полях Н < Нсг кривые ст(Н) хорошо описываются соотношением Сексмита-Томсона, которые выполняются для ферромагнетика с анизотропией легкая плоскость в поле Н |ОТН

0)

Обработка экспериментальных данных на основе формулы (1) позволила определить константы МКА при Т = 4.2 К К1 = -22 107 erg/cm3 и К2 = 0,7 107 erg/cm3. Как видно, основной вклад в МКЛ вносит первая константа анизотропии. Также были проведены измерения кривых намагничивания в сильном магнитном поле до 500 кЭ вдоль трудного направления в интервале температур 4.2-300 К. Кривые ст(Н) при температурах Т < 80 К имеют характер

близкий к линейному в полях до 250 кЭ, а в большем поле наблюдается излом намагниченности, также как и при Т = 4.2 К. При температурах Т > 150 К изломы на кривых намагничивания исчезают. Поле анизотропии при Т = 300 К было определено по точке насыщения кривой намагничивания вдоль трудного направления и равно 240 кЭ.

Обработка кривых намагничивания и кривых вращающего момента позволила вычислить константы МКА К|(Т) при различных температурах (см. рис. 2). K1(T) быстро уменьшается с температурой и при Т = 300 К было получено значение K1 = 12 10' erg/cm3. Наши результаты показывают, что величина константы K обусловлена одно-ионной анизотропией Sm, поскольку константа МКА подрешетки железа, полученная из измерений Y2Fe14B -положительная и на порядок меньше по абсолютной величине.

Процесс намагничивания ферримагнитного соединения Er2Fe14B имеет принципиально иной характер по сравнению с ферромагнитным Sm2Fe14B. Кривые намагничивания для монокристалла Er2Fe14B вдоль и перпендикулярно тетрагональной оси с при Т = 4.2 К представлены на рис. 3, ось с является осью трудного намагничивания. Кривая а(Н) в поле Н 1 с быстро выходит на насыщение и дальше слабо возрастает вплоть до поля Н crl = 420 кЭ, где наблюдается резкий скачок намагниченности. Кривые намагничивания в импульсных магнитных полях были также измерены при температурах 40, 60, 80 и 150 К. Скачок намагниченности в интервале полей до 500 кЭ наблюдался нами на кривых а(Н) при Н с вплоть до температуры Т = 60 К, после чего он исчезает при увеличении температуры. Это можно объяснить тем, что при

100

-i- 801

§ '

У 60-

и

Ьч 40-

•ч

ь

20

Н 1 С н1

crl

Н"

crl

/ Н || с

Т = 4,2 К

0 100 200 300 400 500

Н, кЭ

Рис. 3. Кривые намагничивания ферримагнитного соединения Ег2Ре14Б вдоль и перпендикулярно оси с в импульсных магнитных полях до 500 кЭ при температуре 4,2 К.

11

повышении температуры величина критического поля сильно возрастает, что следует из магнитной фазовой диаграммы, предложенной в работе [ 3 ]. Известно [3], что СПП, вызванные разрушением коллинеарной ферримагнитной структуры в сильных магнитных полях, приводят к появлению угла между магнитными моментами РЗ и ЗсЬиодрешеток. Данное явление наблюдалось нами для Н || OJIH, как в соединении Fr2FeuB (см. рис. 3), так и в соединениях Er2(Fe,Co)i4B. При замещении Fe кобальтом критическое поле скачка намагниченности уменьшается (Н\т) = 400 кЭ для Er2Fej2Co2B).

Для определения закономерностей процессов спиновой переориентации в сильных полях при Н||с||ОТН рассмотрим выражение для энергии Е двухподрешеточного ферримагнетика:

Е = пт аког eos а- ИМ (a)sin <p+Kt (cr)sin2 (р + K1R sin4 (p, (2)

где Or и От - намагниченности РЗ и Зс1-подрешеток, nRT - параметр межподрешеточного обменного взаимодействия, а - угол между векторами aR и ат, ф - угол между вектором результирующей намагниченности М и осью с, вдоль которой приложено магнитное поле Н, К|(а) - первая константа результирующей МКА, K2r - вторая константа МКА РЗ подрешетки, К ir -первая константа МКА для Зё-подрешетки. Как было показано ранее [3], эффективная константа К i (а) - зависит от угла а

И = + К + 2ки К1к cos(2а). (3)

Наши экспериментальные данные показывают, что учет второй константы K2R в формуле (2) имеет принципиальный характер, т.к. только в этом случае возможно теоретическое описание экспериментальных кривых

намагничивания о(Н).

В полевой зависимости намагниченности вдоль трудной оси (Н || с) можно выделить три участка: H<H''cri=nRT|MrMR|, Н"СГ|<Н<Н"СГ2, Н> H"t[2. В поле H<Il"„| сохраняется коллинеарная магнитная структура, и полевая зависимость намагниченности может быть описана в следующем виде

2(КТ + Krí) + 4KI!2- — )2 ^ (4)

К -°r) a

где o - экспериментально наблюдаемая величина намагниченности в магнитном поле Н. Экспериментальные данные удовлетворяют этому уравнению в полях Н < Н"СГ|. При Н > Н"СГ| нарушается коллинеарная структура и возникает угол а между магнитными моментами РЗ и Зё-подрешеток (а < я). Величина н"П| может быть вычислена по формуле

и согласно нашим экспериментальным данным Н"сг| ~ 2'105Э, следовательно, магнитные поля, использованные нами (500 кЭ) превышают Н"сг|. При Н > Н\т| неколлинеарная структура, где полева

возникает

намагниченности описывается следующим уравнением:

_2

зависимость

2АГ1(ог) + 4АГ,;

аг _НМ2(а)

1 М2(а) ст '

где результирующая намагниченность М (СС) = + <7^, + 2(7£ТЯ1 сс^С?) . В области Н > Н"СГ2 существует коллинеарная ферромагнитная структура, где СС = 0, причем Н}.гг ~ пт. (<ГЯ так же как и в случае НЦ ОЛН [3].

Нами обнаружена особенность процессов намагничивания анизотропных ферримагнетиков с анизотропией легкая плоскость, заключающаяся в том, что в сильных полях Н > Н"а| намагниченность вдоль трудного направления превышает намагниченность вдоль легкого направления. Это можно объяснить тем, что излом подрешеток происходит при меньших магнитных полях вдоль ОТН, чем вдоль ОЛН (Н"сг1 < Н1^). Положительные проекции намагниченностей РЗ и Зс1-подрешеток на направление поля заметно увеличивают экспериментальную намагниченность в поле Н || С. Этим можно объяснить большее значение намагниченности в поле вдоль ОТН, чем в поле вдоль ОЛН.

В параграфе 3.2 рассматривается спонтанная спиновая переориентация (индуцированная изменением температуры) в ферримагнитных соединениях ЕггИеи-хСОлВ и их гидридах. На температурной зависимости намагниченности

1 2 х, концентрация Со

Рис. 4. Концентрационные зависимости температуры СПП соединений Er2Fei4-xCoxB (1), Er2Fei4.,CoxBH2 (2) и ЕггРенАВНг.б (3).

Таблица 3. Температуры спиновой переориентации Так и параметры кристаллического поля В2о в соединениях ЕггРем-хСОхВ и их гидридах.

Состав Тзй В2о> К

Ег2Ре)4В 327 0.56

Ег2РемВН2 340 0.35

Ег2Ре|зСс>1В 342 0.62

Ег2Ре|2Со2В 350 0.72

Ег2Ре|2Со2ВН2 295 0.33

Ег2РеюСо4В 380 0.85

поликристаллических образцов при Т<ТС обнаружена температура Тж, где имеет место резкий максимум, связанный со спин-переориентационным переходом. Найдено, что температуры ТС и Тж ДЛЯ концентраций кобальта х < 4 линейно возрастают с увеличением содержания кобальта (см. рис. 4). Как следует из кривых вращающих моментов, измеренных на магнитном анизометре, в соединениях Ег2Ре14-хСохБ константа К1 < 0 и ОЛН лежит в базисной плоскости, перпендикулярной оси с при температурах ниже Тж, а при Т > Тж К1 > 0 и ось с является легкой осью. При гидрировании этих составов характер концентрационной зависимости (рис.4) существенно изменяется. В Ег2Ре14Б температура СПП возрастает при гидрировании. Напротив, в Со-содержащем гидриде Ег2Ре12Со2БН2 Тж уменьшается при гидрировании. Было найдено, что Тж резко уменьшается с ростом концентрации кобальта до х < 2.

Конкуренция МКА РЗ и Зё-подрешеток приводят к компенсации МКА при температуре Тж, где происходит СПП - фазовый переход первого рода, который сопровождается при Т > Тж скачкообразной переориентацией ОЛН из базисной плоскости в направление оси с.

Для получения информации об изменении параметров кристаллического поля при гидрировании мы использовали теорию МКА [2], согласно которой первая константа МКА при высоких температурах в области СПП может быть представлена в виде:

+ 0(Т~4),

(7)

где йу'(^) есть обошденная функция Брюллюэна порядка п, £ = /к„Т , - обменное расщепление, - эффективное

обменное поле действующее на РЗ подрешетку, Кза - константа анизотропии Кза-подрешетки.

Поскольку необходимым условием СПП первого рода является равенство

нулю суммы констант МКА К+К2 - О при Т = Тж, ТО

Ш»

В20~

J(J+í)(2J-l)(2J+3)

к Т

' Ч м У

Обменное поле Вех при нагревании уменьшается пропорционально намагниченности подрешетки Fe, поэтому Вех(Т) = Ве1.(0)'Ма(Т)/Ма(0). Температура TSR соединение Eг2Fe14B, определенная нами (рис. 4), равна 327 К, При Т = Тж К М№(327 К)/М№(0) = 0,86, величина обменного расщепления равна Д^кв = 47 К, 3 = 15/2, gJ = 6/5, отсюда получим по формуле (8) параметр кристаллического поля В20 = 0,56 К, используя значение К3(1 = 9,3 К.

Для Со-содержащего соединения Eг2Fe12Co2B TSI

350 К. После

гидрирования был получен состав Eг2Fe12Co2BH2 с Тж = 295 К. Вычисленный по вышеприведенной методике параметр В20 равен 0,96 К для исходного состава и 0,45 К для гидрида. Следовательно, в Со-содержащем составе понижение МКА при гидрировании существенно меньше.

Используя формулу (8), с учетом указанных выше поправок, а также экспериментальные значения Тж, мы получили значения параметров кристаллического поля В20, которые представлены в таблице 3. Удивительным является эффект сильного возрастания В20 с ростом концентрации кобальта. Так в составе х - 4 В20 более чем в два раза выше, чем Ег^е14В. Следовательно, при замещении Fe кобальтом в интервале 0 < х < 4 происходит возрастание магнитокристаллического взаимодействия как в 3ё-подрешетке, так и в подрешетке эрбия. Это можно объяснить тем, что в этом интервале концентраций при повороте магнитного момента кристалла относительно осей

160

140

^ 520Н

н"

100-

80

Ш2(Ре,Со)мВ Ш2(Ре,Со)14ВН4,

легкая

___ось

0--- легкая

легкий легкий

конус конус

160

140

120 -и

<Л

н

100

0246802468 х, концентрация Со

Рис. 5. Магнитные фазовые диаграммы для соединений М^^е,Со)14В и их гидридов.

кристаллическом решетки происходит сильное изменение заселенности энергетических зон с противоположными направлениями спина вследствие спин-орбитального взаимодействия зонных За-электронов. При дальнейшем возрастании концентрации кобальта Кза начинает уменьшаться из-за того, что подсистема ионов кобальта дает отрицательный одноионный вклад, возрастающий пропорционально концентрации ионов кобальта. Гидрирование, в свою очередь, сильно уменьшает константу магнитной анизотропии эрбиевой подрешетки в Ег2Ре14-хСохБ (см. табл. 3). Этот эффект по-видимому обусловлен экранировкой кристаллических полей атомами водорода.

В параграфе 3.3 изложены результаты исследования магнито-кристаллической анизотропии и спин-переориентационных переходов в редкоземельных соединениях Ка^е^Со^В и их гидридах Ка2Ре14-хСохБЫ41. Интерес к исследованию составов с неодимом вызван тем, что ионы Ка принадлежат к легким РЗ и в этих Кё-содержащих соединениях обменное взаимодействие с Зё-подрешеткой положительно, поэтому данные соединения ферромагнетики в отличие от Ег-содержащих соединений, которые ферримагнетики. Исследования температурных и полевых зависимостей намагниченности и измерения кривых механического вращающего момента

Рис 6 Кривые намагничивания ориентированного образца гидрида Ка2Ре10Со4ВЫ41 в полях вдоль и перпендикулярно тетрагональной оси с при различных температурах

позволили заключить, что замещение железа на кобальт в соединениях №^е14-хСохВ приводит к монотонному уменьшению величины температуры СПП (см. табл. 1 и рис. 5) в отличие от соединений Ег^е14-хСохВ, где Тж возрастает с увеличением концентрации кобальта (рис. 4). С увеличением концентрации кобальта скорость уменьшения температуры СПП возрастает.

В гидридах N13^^00^^ 1 наблюдается уменьшение Тж при гидрировании в соединениях с небольшим содержании кобальта х < 6, а для гидрида Nd2Fe6CosBH41 Тж возросла при гидрировании по сравнению с исходным соединением Nd2Fe6CosB на 6 К.

Все исследованные соединения Nd2(Fe,Co)|4B и их гидриды обладают одноосной анизотропией при температурах выше Тж, где ось легкого намагничивания (ОЛН) направлена вдоль тетрагональной оси с, при температурах ниже Тж наблюдается анизотропия легкий конус (где ОЛН направлена под углом к оси с).

Анализ полевых зависимостей намагничивания ориентированных в магнитном поле образцов гидридов N13^^00^^ 1 в полях до 50 кЭ (рис. 6) показал, что для малых концентраций кобальта х < 6 поле анизотропии при Т = 300 К возрастает с увеличением содержания кобальта, и достигает 45 кЭ для N13^^00^^ 1, а для Nd2Fe6CosBH41 поле анизотропии 30 кЭ.

В четвёртой главе приводятся результаты экспериментальных исследований спин-переориентационных переходов, магнитной анизотропии и магнитострикции монокристаллов соединений К^е,Со)пТ1 (Я = Ег, ТЬ) и их гидридов. В параграфе 4.1 приводятся данные измерений намагниченности и магнитострикции в соединениях Т^е11-хСохТ1 (1 х 5). Изотермы

80

и 60

40

20

[100]

■{ _ -/^[ИО]

/[001] Т = 4.2 К

О 30 60 90 120

Н, кОе

Рис. 7. Изотермы намагниченности монокристалла ТЬРе,Со2Т1 вдоль трех главных кристаллографических направлений при температуре 4,2 К.

намагниченности ст(Н) монокристаллов ТЪРе11-хСоД1 демонстрируют сложный характер, свидетельствующий о наличии спин-переориентационных фазовых переходов в этих составах, причем температура и характер переходов существенно зависят от концентрации кобальта. Особый интерес представляют резкие скачки, наблюдающиеся на кривых с(Н) для монокристаллов ТЪРе9Со2Т1 при критических значениях магнитного поля Нсг. На рис.7 представлены кривые намагничивания, измеренные вдоль трех главных кристаллографических направлений [001], [ПО], [100] для монокристалла ТЪРе9Со2Т1 при температуре 4.2 К в магнитных полях до 140 кЭ.

Как видно, ось [100], вдоль которой намагниченность быстро достигает насыщения, является осью легкого намагничивания (ОЛИ), а ось [001], где поле насыщения максимально, - осью трудного намагничивания (ОТН). Следовательно, при Т = 4.2 К базисная плоскость является легкой плоскостью намагничивания. В результате спиновой переориентации при Т > Тж = 2 9 0 К ось [001] становится осью легкого намагничивания. При низких температурах Т<ТЖ ТЪРе9Со2Т1 обладает плоскостной анизотропией, в то время как при высоких он является одноосным ферримагнетиком.

На изотермах намагничивания вдоль оси [001] видны характерные "изломы". Подобное поведение намагниченности свидетельствует о том, что в соединении ТЪРе9Со2Т1 происходит фазовый переход первого рода типа РОМР, индуцированный магнитным полем. Следует отметить, что на кривых ст(Н) в районе РОМР четко выделяется поле, где д о/дН' максимальна и положительна (Н = Нсг1), и поле где д2о/дН2 - минимальна и отрицательна (Н = Нсг2). Интервал полей Нсг1 - Нсг2 определяет область фазового перехода РОМР. Гистерезис в этой области практически незаметен. Температурная зависимость среднего значения Нсг была определена для всех монокристаллов ТЪРе11-хСохТ1

100 80-

%60: ЯЬ 40-

го-

0-1-■-1—.—,—■—.—.-.-

0 1 2 3 4 5 х, концентрация Со

Рис. 8. Концентрационная зависимость критического поля в системе ТЫ7ец хСох'П.

18

(х < 4). Для всех концентраций кобальта величина критического поля X убывает с возрастанием температуры. На Рис. 8 представлена концентрационная зависимость Нсг для монокристаллов Т^е11-хСоХЛ при Т = 4.2 К. Как видно, максимум этой кривой приходится на х = 2. По результатам измерения намагниченности были построены температурные зависимости критического поля для всех соединений TbFe11-xCoxTi (х < 4), которые представлены на рис.9. Критическое поле быстро уменьшается с увеличением температуры и достигает нуля при достижении температуры СПП.

СПП заметно влияет на зависимость магнитострикции от температуры и внешнего магнитного поля. Так температурные зависимости продольной магнитострикции X (Т), измеренные вдоль оси [001] для монокристалла Т^е9Со2Т в магнитных полях до 12 кЭ, демонстрируют четко выраженный максимум при Т = 269 К, близкой к Т^. При уменьшении магнитного поля максимум кривой X (Т) смещается в сторону более низких температур, например, при Н = 3.5 кЭ максимум наблюдается при Т = 251 К. Наблюдаемую зависимость X (Т) можно объяснить следующим образом: при Т > Тж магнитострикция вдоль оси [001] должна иметь довольно низкое значение, т.к. в силу четности эффекта смещение границ антипараллельных доменов не дает вклада в магнитострикцию, кроме того, отсутствует и магнитострикция вращения, так как нет вращения вектора MS в поле Н||[001 ]. При охлаждении

т,к т,к

Рис. 9. Температурные зависимости критического поля X для соединений ТЬГе,Со^ |Тг

19

ниже TSR происходит поворот вектора MS на угол 60 относительно оси [001], а включение магнитного поля возвращает MS назад к оси [001], и в результате возникает значительная по величине магнитострикция вращения.

В параграфе 4.2 приведены исследования магнитных свойств соединений ErFe11-xCoxTi (1 х 5). Обнаружено, что все соединения обладают одноосной магнитной анизотропией при комнатной температуре. Температура Кюри соединений Er(Fe,Co)nTi возрастает с увеличением концентрации кобальта. Для изучения влияния кобальта на спиновую переориентацию мы провели измерения начальной магнитной восприимчивости вблизи температуры спиновой переориентации на монокристаллических образцах. Найдено, что при малых концентрациях кобальта (х 3) температура СПП характеризуется пиком на температурной зависимости магнитной восприимчивости и практически не изменяется с увеличением концентрации кобальта до х 3 (рис. 10). Наиболее резкое возрастание TSR найдено для концентраций кобальта х > 3.

Для определения типа СПП были проведены измерения полевых зависимостей намагниченности монокристаллических образцов вдоль трех главных кристаллографических направлений. Обнаружено что при охлаждении происходит СПП типа «ОЛН» - «конус ОЛН» для х 3 (рис. 10). Кардинальные изменения магнитных свойств наблюдаются при дальнейшем увеличении концентрации кобальта (х > 3). В соединениях ErFe7Co4Ti и ErFe6Co5Ti обнаружен СПП первого рода типа "ось легкого намагничивания" -"плоскость легкого намагничивания" при понижении температуры. По результатам измерения начальной восприимчивости и полевых зависимостей

200

190-

¡4

180

60-

50

40

Р

/ / / / /

легкая ось ✓ / 9 <

легкий конус .--о'' легкая плоскость

0 1 2 3 4 5

х,концентрация Со

Рис. 10. Магнитная фазовая диаграмма для системы ЕгРе11-хСохТг 20

намагниченности нами построена магнитная фазовая диаграмма для системы ЕгРеп-1,СохТ1 (х 5), которая изображена на рис. 10.

В нашей работе впервые были синтезированы гидриды монокристаллов ЕгРе9Со2ТШ и ЕгРе7Со4ТШ. Сильное изменение МКА и СПП при внедрении атомов водорода было найдено в гидриде ЕгРе7Со4ТШ. Соединение ЕгРе7Со4ТШ демонстрирует анизотропию типа легкий конус при температурах ниже Тж. Т.е. при гидрировании СПП изменяет свой характер, а именно возникает СПП второго рода: типа «легкий конус» - «ОЛН». Температура СПП при гидрировании уменьшается более чем на 20 К. Найдено, что при гидрировании также сильно уменьшается магнитная анизотропия в базисной плоскости. При гидрировании состава ЕгРе9Со2ТШ тип СПП не изменяется, однако температура СПП возрастает в отличие от ЕгРепТШ и ЕгРе7Со4ТШ.

Замещение железа атомами Со ведет к усилению легкоплоскостной анизотропии, так как ионы Со имеют отрицательную константу одноионной анизотропии, в то время как ионы Ре положительную одноионную анизотропию. Как следует из наших экспериментальных результатов, внедрение атомов водорода в кристаллическую решетку соединения ЕгРе7Со4Т1, ведет к увеличению интервала температур, в котором направление легкого намагничивания параллельно оси с. Эти факты указывают, что вклад Зс1-подрешетки в магнитную анизотропию соединений Ег(Ре,Со)11Т1 увеличивается при гидрировании.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

7. Исследовано поведение магнитных свойств в монокристаллах интерметаллических соединений (Я = Ег, ТЪ) и в ориентированных порошковых образцах соединений (К,К')2Ре14.хСохВ (Я = Ег, Ш, Бш) и их гидридах.

8. Определены температурные и концентрационные зависимости магнитных полей, при которых происходят магнитные фазовые переходы первого рода. В системах ЯРе11-хСохТ1Ы1 (Я = Ег, ТЪ) и (К,Я')2Ре14.хСохВ (Я = Ег, Ш) обнаружены СПП вследствие компенсации магнитной анизотропии в За-подрешетке, содержащей ионы железа и кобальта. Получены данные о трансформации СПП при изменении температуры и магнитного поля для систем ((К,Я')2Ре14.хСохВ (Я = Ег, N4 Бш) и ЯРе11-хСохТ1Ы1 (Я = Ег, ТЪ) с помощью измерений намагниченности и механических крутящих моментов монокристаллических и порошковых ориентированных образцов в широком интервале температур в статических магнитных полях до 140 кЭ и в сильных импульсных полях до 500 кЭ.

9. Определена температурная зависимость консганты анизотропии К1 для ферромагнитного монокристалла 8ш^е14В с анизотропией легкая плоскость. Показано, что величина константы К1 обусловлена одноионной анизотропией поскольку константа МКА подрешетки железа положительная и на порядок меньше по абсолютной величине.

10.Установлены особенности процессов переориентации вектора намагниченности в ферро- и ферримагнетиках с анизотропией типа легкая плоскость. Показано, что в ферримагнитных соединениях Ег2^е,Со)14В с анизотропией типа легкая плоскость намагниченность в поле вдоль ОТН превышает намагниченность вдоль ОЛН в полях Н > Н сг1 = 300 кЭ, что объясняется сломом намагниченностей подрешеток вдоль ОТН при меньших критических полях, чем вдоль ОЛН.

11.Найдено, что в соединениях Ег2^е,Со)14В температуры СПП линейно возрастают с концентрацией кобальта, что объясняется возрастанием температуры, где происходит компенсация МКА РЗ и ЗЗ-подрешеток.

12.Обнаружено, что гидрирование сильно уменьшает константу магнитной анизотропии эрбиевой подрешетки в Ег^е14-1.СохВ, что обусловлено экранировкой кристаллических полей атомами водорода.

13.Определены значения параметров кристаллического поля и определено их изменение при замещении Fe кобальтом и при введении атомов водорода в кристаллическую решетку соединений Ег2^е,Со)14В. Установлено возрастание магнитокристаллического взаимодействия в 33-подрешетке и в подрешетки эрбия при замещении Fe кобальтом.

14.Определены температурные и концентрационные зависимости пороговых полей в ТЬ^е,Со)пТ1, при которых происходят магнитные фазовые переходы 1-рода с перебросом вектора намагниченности из одного потенциального минимума энергии МКА в другой. Обнаружено сильное влияние СПП на температурную и полевую зависимость магнитострикции и предложена физическая модель для объяснения этих аномальных зависимостей в области СПП.

15.Установлено, что температуры СПП в монокристаллах соединений Ег^е,Со)пТ1 определяются конкуренцией МКА Зс1-подрешетки и подрешетки тербия. Найдено, что соединения Ег2^е,Со)и при комнатной температуре имеют одноосную анизотропию, а при температурах ниже температуры СПП анизотропию типа легкий конус до концентраций Со х 3. Для более высоких концентраций кобальта (Е^е7Со4Т1 и Е^е6Со5Т1) существует легкоплоскостная МКА при низких температурах, а при повышении температуры происходит СПП: легкая плоскость - легкая ось.

1б.Показано, что замещение Fe атомами кобальта и внедрение атомов водорода в кристаллическую решетку Er(Fe,Co)11Ti влияет противоположным образом на температуру СПП. Плоскостная анизотропия ErFe7Co4Ti подавляется при гидрировании, что объясняется увеличением вклада Зё-подрешетки в магнитную анизотропию соединений Er(Fe,Co)11 при введении атомов водорода в кристаллическую решетку.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ivanova T.I., Nikitin S.A., Skokov K.P., Pastushenkov Yu.G., Zubenko V.V., Pankratov N.Yu. Magnetic anisotropy of TbFenTi and TbFe10Ti compounds with tetragonal ThMn12 type of structure // "Magnetic Anisotropy and Coactivity in Rare-Earth Transition Metal Alloys", ed. L.Schultz, K.-H.Muller, 1998, p.83-87.

2. Ivanova T.I., Pankratov N.Yu., Pastushenkov Yu.G., Skokov K.P., Magnetocrystalline anisotropy of Tb11(Fe,Co)11Ti single crystals. // Acta Physica Polonica A, 2000, v.97(5), p.847-850.

3. Никитин С.А., Тсрешина И.С., Скурский Ю.В., Панкратов Н.Ю., Скоков К.П., Зубснко В.В., Телегина И.В. Влияние гидрирования на спин-переориентационные фазовые переходы и константы магнитной анизотропии монокристаллов RFe11Ti (R = Lu, Ho, Er) // ФТТ, 2001, т. 43(2), с. 279-288.

4. Nikitin S.A., Tereshina I.S., Verbetsky V.N., Salamova A.A., Skokov K.P., Pankratov N.Yu., Skourski Yu.V., Tristan N.V., Zubenko V.V., Telegina I.V. Magnetostriction and magnetic anisotropy in TbFenTiHx single crystal. // J.Alloys Сотр., 2001, v. 322(1-2), p. 42-44.

5. Панкратов Н.Ю. Анализ полевых зависимостей намагниченности одноосного тетрагонального ферромагнетика. // Сборник тезисов Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-2000", секция "Физика", Москва, с.150-151.

6. Никитин С.А., Терешина И.С., Скурский Ю.В., Панкратов Н.Ю., Скоков К.П. Влияние гидрирования и азотирования на спин-переориентационные фазовые переходы и магнитную анизотропию соединений RFenTi. // НМММ. Сб. тезисов XVII Международной школы-семинара 20-23 июня 2000, Москва, с. 68-69.

7. Панкратов Н.Ю., Никитин СА, Пастушенков Ю.Г., Телегина И.В., Терешина Е.А., Лучев Д.О. Влияние гидрирования на магнитные свойства монокристалла Nd2Fe14B. // НМММ. Сб. тезисов XXVIII международной школы-семинара, 24-28 июня 2002 г., Москва, с.45-47.

8. Никитин С.А., Терешина И.С., Панкратов Н.Ю., Спин-переориентационные переходы в соединениях 4f- и Зd-пepexoдныx металлов и их гидридах. // Сб. тезисов докладов международной научной конференции "Актуальные

проблемы физики твердого тела" 4-6 ноября 2003, Минск, Беларусь, с. 10.

9. Панкратов Н.Ю., Скоков К.П., Никитин CA., Kerschl P., Любина Ю., СкурскийЮ., Gutfleisch О., Handstein A., Muller K.-H. Магнито-кристаллическая анизотропия монокристалла Sm2Fe14B в импульсных магнитных полях 50 Т // Сборник тезисов XIV международная конференция по постоянным магнитам, 22-26 сентября 2003, Суздаль, с. 36-37.

Ю.Панкратов Н.Ю., Скоков К.П., Телегина И.В., Иванов Р.П., Зубенко В.В., Иванова Т.И., Никитин СА Трансформация магнитных свойств при замещении Fe кобальтом в соединениях R(Fe,Co)nTi. // Сб. тезисов Всероссийской школы-семинары молодых ученых "Физика Фазовых Переходов", 25-27 сентября 2003, Махачкала, с.10-13

П.Панкратов Н.Ю., Скоков К.П., Семенова Е.М., Грушичев А.Г., Никитин С.А. Влияние легирования кобачьтом на магнитные фазовые переходы в соединениях R2(Fe,Co)i4B (R = Er, Y). // ВНКСФ-9. Сб. тезисов конференции 28 марта - 3 апреля 2003, Екатеринбург, с. 326-328.

12.Панкратов Н.Ю., Скоков К.П., Никитин С.А. Эффект легирования кобальтом на магнитные фазовые переходы соединения ErFenTi. // ВНКСФ-10. Сб. тезисов 7-14 апреля 2004, Москва, с. 408410.

В.Панкратов Н.Ю., Скоков К.П., Никитин СА., Гутфляш О., Мюллер К.-Х. Магнитные фазовые переходы в соединениях Er2Fe14-xCo2B и их гидридах. // НМММ. Сб. тезисов XIX международной школы-семинара 28 июня - 2 июля 2004, Москва, с.731-733.

14.Рыбак АА, Скоков К.П., Пастушенков Ю.Г., Супонев Н.П., Панкратов Н.Ю. Определение констант магнитной анизотропии монокристаллов Sm2Fe14B и Y2Fe14B с учетом доменной структуры // НМММ. Сб. тезисов XIX международной школы-семинара 28 июня - 2 июля 2004 Москва, с. 181-183.

15.Никитин С.А., Панкратов Н.Ю. Спин-переориентационные переходы в редкоземельных интерметаллических соединениях (R,R')2(Fe,Co)11B, R(Fe,Co)11Ti и их гидридах // Сб. тезисов международной конференции "Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах" 21-25 сентября 2004, Махачкала.

16.Pankratov N.Yu., Nikitin S.A., Iwasieczko W., Drulis H., Skokov K.P., Gutfleisch O., Handstein A., Muller K.-H. Effect of hydrogen insertion on magnetic properties of Er(Fe,Co)uTi single crystals // MH2004, Abstr. of reports, 5-10 September 2004, Krakow, Poland, p. 153.

17.Pankratov N.. Skokov K., Nikitin S., Lyubina J., Kerschl P., Skourski Yu., Gutfleisch O., Handstein A., Muller K.-H. Spin-reorientation transition and magnetocrystalline interaction in R2(Fe,Co)14B compounds and their hydrides //

МН2004, Abstr. of reports, 5-10 September 2004, Krakow, Poland, p.153.

Список цитированной литературы

1. Белов К.П., Звездин А.К., Кадомцева A.M., Левитин Р.З. Ориентационные переходы в редкоземельных магнетиках. // Наука, М. 1979.

2. Kuzmin M.D. Linear theory of magnetocrystalline anisotropy and magnetostriction in exchange-dominated 3d-4f intermetallics. // Phys. Rev. В 1992,v.46,p.8219-8226.

3. Kuz'min M.D., Zvezdin A.K., Full magnetization process of 3d-4f hard magnetic materials in ultrahigh magnetic fields (an example: RFenTi). // J.Appl.Phys. 1998, v.83(6), p.3239-3249.

ООП Физ.ф-та МГУ. Заказ 110-100-04

»173 65

РНБ Русский фонд

2005-4 16024

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. МАГНЕТИЗМ СОЕДИНЕНИЙ 4f- И

Зё-ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ.

§1.1 Обменные взаимодействия в соединениях редкоземельных и

Зс1-переходных металлов.

§ 1.2 Магнитокристаллическая анизотропия редкоземельных интерметаллидов, одноионная анизотропия, кристаллическое поле.

§1.3 Основные типы МКА, спонтанные и индуцированные спинпереориентационные фазовые переходы.

§1.4 Кристаллические структуры соединений R(Fe,T)i2 и R2Fe14B.

§1.5 Влияние внедренных атомов водорода на магнитные свойства редкоземельных интерметаллидов.

§1.6 Магнитные свойства соединений R2(Fe,Co)i4B.

§1.7 Магнитные свойства соединений R(Fe,Co)i [Ti.

§1.8 Выводы к главе 1.

ГЛАВА 2. ОБРАЗЦЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

§2.1 Образцы.

§2.2 Методы изучения намагниченности и магнитной анизотропии.

§2.3 Измерение кривых вращающего момента.

§2.4 Измерения магнитострикции и теплового расширения.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ (R,R')2(Fe,Co)14B (R = Er, Nd,

Sm) И ИХ ГИДРИДОВ.

§3.1 Процессы намагничивания в редкоземельных соединениях

Sm,Nd)2Fe|4B и Er2(Fe,Co))4B в сильных импульсных полях.

§3.2 Влияние замещения кобальта на температуру СПП в соединениях

Er2(Fe,Co)i4B и их гидридах.

§3.3 Влияние гидрирования на СПП в соединениях Nd2(Fe,Co)i4B и

Nd,Er)2Fe14B.

Спин-переориентационные переходы (СПП) в магнитоупо веществах обусловлены переориентацией вектора намаг относительно кристаллических осей при изменении темпер магнитного поля, и они часто встречаются в редкоземельных ферримагнетиках. Экспериментальные и теоретические исследо переходов были обобщены К.П. Беловым и др. [1]. Однако многие явления нуждаются в дальнейшем экспериментальном и те изучении, особенно в редкоземельных интерметаллидах. Особенно теоретическом и практическом отношении СПП в соединений используются при производстве магнитожестких материалов.

Результаты работ по синтезу постоянных магнитов на основ экстремальными свойствами впервые были представлены на конф магнетизму и магнитным материалам в Питтсбурге (1983 г.), где в: заявлено об открытии нового класса постоянных магнитов на ос неодима и железа с металлоидом бором. Интерметаллиды ряда R2 сочетают высокую одноосную магнитокристаллическую (Ki ~4-106 Дж/м3), экстремально большую величину нама: насыщения (Is~ 1,61 Тл), достаточно высокую температуру Кюри относительную дешевизну компонентов. Все это вывело постоянны^ основе соединений R2Fei4B в лидирующую группу магнитотвердых материалов.

Однако, несмотря на большое число работ, посвященны данных соединений и магнитов типа Nd-Fe-B, до сих пор на реализован теоретический предел энергетического произведения группы постоянных магнитов. Большой проблемой также является температурной стабильности магнитных и гистерезисных х постоянных магнитов Nd-Fe-B, как в области высоких, так и в обл|; температур, в связи с тем, что соединение Nd2Fei4B имеет при Т=135К ориентационный фазовый переход от магнитокрис рядоченных ниченности атуры или ферро- и вания этих пекты этого оретическом интересны в х, которые е Nd-Fe-B с еренции по первые было нове сплава 14В удачно низотропию гниченности (- 600 К) и магниты на Довременных х изучению практике не для этой повышение арактеристик асти низких температуре таллической

Fe постоянных описания их о природе проведение анизотропии «легкая ось» к анизотропии «легкий конус».

В настоящее время технология получения редкоземельных магнитов разработана. Дальнейшее совершенствование магнитны^ материалов данного типа невозможно без более глубокого понимания природы их фундаментальных магнитных свойств и адекватного модельного микромагнитного состояния. Для получения новых данных магнитокристаллической анизотропии (МКА) требуется комплексных исследований магнитокристаллической анизотропии в области ориентационных фазовых переходов.

Открытие тройных соединений R2Fei4B придало новый импульс исследованию обогащенных железом сплавов для возможных применений в качестве постоянных магнитов. В частности представляет интерес псевдобинарные соединения группы R(Fei2xMx) со структурой известно, бинарные соединения RFe)2 не образуются. Структура ThMn12 стабилизируется в соединениях с железом введением в состав третьего элемента - Ti, V, Cr, Mo, W, А1, Та. Соединения RFenTi также обладают весьма высоким значением магнитокристаллической анизотропии (MICA), намагниченности насыщения Is и температуры Кюри Тс. В ряде составов благодаря высоким значениям констант MICA можно в принципе реализовать высокие значения коэрцитивной силы.

В указанных классах интерметаллидов могут быть получены высокие значения МКА и разнообразные СПП, обусловленные конкуренцией констант МКА подрешеток 3d и 4f металлов, а также конкуренцией ко первого, второго и третьего порядка. Таким образом, эти соединения являются хорошими модельными объектами для изучения СПП различного рода.

Замещение железа кобальтом в РЗ соединениях R2(Fe,Co)i4B и R(Fe,Co)nTi позволяет расширить спектр СПП за счет изменения магнитной анизотропии Зё-подрешетки, поскольку константы одноионной МКА для ионов Fe и Со имеют противоположенные знаки.

Ранее было обнаружено положительное влияние гидрирования на магнитные свойства ряда богатых железом РЗ интерметаллидов: гидрирование на является способом повышения температуры Кюри этих магнитн При введении атомов легких элементов в кристаллическую изменяется важная характеристика магнитоупорядоченных веще анизотропия. В некоторых случаях наблюдается изменение магнитной анизотропии. Физическая природа этого эффекта выяснена в должной степени. Влияние атомов внедрения кобальтосодержащих РЗ соединений в настоящий момент изучен полно и многие закономерности этих эффектов не раскрыты гидрирование ряда РЗ соединений с кобальтом приводит к пр эффектам в магнитных свойствах, чем в соответствующих соедине;

Целью настоящей работы является исследо переориентационных переходов (СПП) и изучение физически приводящих к СПП, в интерметаллических соединениях (R = Er, Nd, Sm), RFen.xCoxTi (R = Er, Tb) и их гидридах. На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты комплексного исследования трансформации нении температуры и магнитного поля для систем (R,R')2Fei4.xC Sm), RFenxCoxTi (R = Er, Tb) и их гидридов с помощью измерен ности и механических крутящих моментов монокристаллических ориентированных образцов в широком интервале температур магнитных полях до 140 кЭ и в импульсных магнитных полях до

2. Данные о наличии СПП следующих основных типов:

- СПП, обусловленные образованием угловых структур;

- индуцированные магнитным полем СПП, происходя: переброса вектора намагниченности под действием магн одного потенциального минимума энергии МКА в другой.

- спонтанные СПП, индуцированные изменением температур

3. Результаты исследования процессов намаг] феррттмагнитных соединениях Er2Fei4.xCoxB с МКА типа легкая

- при намагничивании вдоль оси легкого намагничивания ых материалов, решетку также ств - магнитная знака константы о не достаточно Известно, что отивоположным ииях с железом, вание спин-х механизмов, tR^Fe^xCoxB О до сих пор не МКА и СПП

СПП при изме-охВ (R = Er, Nd, ий намагничен-и порошковых в статических 500 кЭ. щие вследствие итного поля из ы.

Ничивания в Плоскость: J1H) возникают скачки намагниченности в сильных магнитных полях НхсгЬ превышающих критические 400 кЭ, что связано с возникновением угла между магнитными моментами подрешеток; - при намагничивании вдоль оси трудного намагничивания (ОТН) до критических полей Н < H"cri при антипараллельной ориентации магнитных моментов РЗ и Зё-подрешеток полевая зависимость намагниченности удовлетворяет уравнению Сексмита-Томсона.

4. Результаты изучения концентрационной зависимости температуры СПП в соединениях Er2(Fe,Co)i4B при замещении железа атомами кобальта и доказательство того, что СПП обусловлено компенсацией МКА РЗ и Зскгадрешеток.

5. Данные о значениях параметров кристаллического поля и их изменениях при замещении Fe кобальтом и при введении атомов водорода в кристаллическую решетку в соединениях Er2(Fe,Co)i4B. Данные о возрастании магнитокристаллического взаимодействия в Зс1-подрешетке и в подрешетке эрбия при замещении Fe кобальтом.

6. Результаты исследования температурных и концентрационных зависимостей пороговых полей в монокристаллах соединений Tb(Fe,Co)nTi, при которых происходят индуцированные магнитные фазовые переходы 1-рода.

7. Результаты исследования магнитной анизотропии и СПП в монокристаллах соединений Er(Fe,Co)nTi, из которых следует, что при комнатной температуре существует одноосная анизотропия, а при температурах ниже температуры СПП - анизотропия типа легкий конус в составах с концентраций Со х < 3; для более высоких концентраций кобальта (ErFe7Co4Ti и ErFe6Co5Ti) при низких температурах реализуется МКА легкая плоскость. Доказательство того, что температуры СПП в монокристаллах соединений Er(Fe,Co)nTi определяются конкуренцией МКА Зё-подрешетки и подрешетки эрбия. Результаты исследования влияния гидрирования на СПП в соединениях Er(Fe,Co)i jTi.

выводы

1. Исследовано поведение магнитных свойств в монокристаллах интерметаллических соединений RFenxCoxTi (R = Ег, ТЬ) и в ориентированных порошковых образцах соединений (R,R')2Fei4xCoxB (R = Ег, Nd, Sm) и их гидридах.

2. Определены температурные и концентрационные зависимости магнитных полей, при которых происходят магнитные фазовые переходы первого рода. В системах RFe„.xCoxTi (R = Ег, ТЬ) и (R,R')2Fei4.xCoxB (R = Ег, Nd) обнаружены СПП вследствие компенсации магнитной анизотропии в 3d-noflpenieTKe, содержащей ионы железа и кобальта. Получены данные о трансформации СПП при изменении температуры и магнитного поля для систем (R,R')2Fe14xCoxB (R = Ег, Nd, Sm) и RFe„.xCoxTi (R = Ег, ТЬ) с помощью измерений намагниченности и механических крутящих моментов монокристаллических и порошковых ориентированных образцов в широком интервале температур в статических магнитных полях до 140 кЭ и в сильных импульсных полях до 500 кЭ.

3. Определена температурная зависимость константы анизотропии Ki для ферромагнитного монокристалла Sm2Fe14B с анизотропией легкая плоскость. Показано, что величина константы Ki обусловлена одноионной анизотропией Sm, поскольку константа МКА подрешетки железа положительная и на порядок меньше по абсолютной величине.

4. Установлены особенности процессов переориентации вектора намагниченности в ферро- и ферримагнетиках с анизотропией типа легкая плоскость. Показано, что в ферримагнитных соединениях Er2(Fe,Co)14B с анизотропией типа легкая плоскость намагниченность в поле вдоль ОТН превышает намагниченность вдоль ОЛН в полях Н > H"cri = 300 кЭ, что объясняется сломом намагниченностей подрешеток вдоль ОТН при меньших критических полях, чем вдоль ОЛН.

5. Найдено, что в соединениях Er2(Fe,Co)]4B температуры СПП линейно возрастают с концентрацией кобальта, что объясняется возрастанием температуры, где происходит компенсация МКА РЗ и Зс1-подрешеток.

6. Обнаружено, что гидрирование сильно уменьшает константу магнитной анизотропии эрбиевой подрешетки в Er2Fe14.xCoxB, что обусловлено экранировкой кристаллических полей атомами водорода.

7. Определены значения параметров кристаллического поля и определено их изменение при замещении Fe кобальтом и при введении атомов водорода в кристаллическую решетку соединений Er2(Fe,Co)14B. Установлено возрастание магнитокристаллического взаимодействия в Зё-подрешетке и в подрешетки эрбия при замещении Fe кобальтом.

8. Определены температурные и концентрационные зависимости пороговых полей в Tb(Fe,Co)nTi, при которых происходят магнитные фазовые переходы I-рода с перебросом вектора намагниченности из одного потенциального минимума энергии МКА в другой. Обнаружено сильное влияние СПП на температурную и полевую зависимость магнитострикции и предложена физическая модель для объяснения этих аномальных зависимостей в области СПП.

9. Установлено, что температуры СПП в монокристаллах соединений Er(Fe,Co)nTi определяются конкуренцией МКА Зё-подрешетки и подрешетки тербия. Найдено, что соединения Er(Fe,Co)nTi при комнатной температуре имеют одноосную анизотропию, а при температурах ниже температуры СПП анизотропию типа легкий конус до концентраций Со х < 3. Для более высоких концентраций кобальта (ErFe7Co4Ti и ErFe6Co5Ti) существует легкоплоскостная МКА при низких температурах, а при повышении температуры происходит СПП: легкая плоскость - легкая ось.

10. Показано, что замещение Fe атомами кобальта и внедрение атомов водорода в кристаллическую решетку Er(Fe,Co)nTi влияет противоположным образом на температуру СПП. Плоскостная анизотропия ErFe7Co4Ti подавляется при гидрировании, что объясняется увеличением вклада Зё-подрешетки в магнитную анизотропию соединений Er(Fe,Co)nTi при введении атомов водорода в кристаллическую решетку.

1. Белов К.П., Звездин А.К., Кадомцева A.M., Левитин Р.З. Ориентационные переходы в редкоземельных магнетиках // М. Наука, 1979, 317 с.

2. Никитин С.А. Магнитные свойства редкоземельных металлов и их сплавов // М. «МГУ». 1989, 248 с.

3. Белов К.П. Редкоземельные магнетики и их применение // М. Наука, 1980, 240 с.

4. Никитин С.А., Васильковский В.А., Ковтун Н.М., Куприянов А.К., Островский В.Ф. Исследования сверхтонких полей на ядрах Fe57 в соединениях GdxY,.xFe2 // ЖЭТФ, 1975, т. 68, вып. 2, с. 577-580.

5. Fujii Н., Sun Н. Interstitially modified intermetallics of rare earth-3d elements // Handbook of Magnetic Materials, ed. K.H.J. Buschow, ser. Ferromagnetic materials, 1995, v.9, ch. 3, p. 304-404.

6. Buschow K.H.J. Novel permanent magnet materials // Handbook, Supermagnets: Hart magnetic materials, ed. G.J. Long, F. Grandjean, ser. C, Kluwer Academic, v. 331 ch. 4, p. 49-67.

7. Никитин C.A., Бислиев A.M. Эффективные обменные поля в соединениях редкоземельных металлов с железом типа RFe2 и RFe3 // ФТТ, 1973, т. 15, вып. 12, с. 3681-3683.

8. Бозорт P.M. Ферромагнетизм // М.: Изд-во иностр. лит., 1956, 784 с.

9. Андреев А.В., Богаткин А.Н., Кудреватых Н.В., Сигаев С.С., Тарасов Е.Н. Высокоанизотропные редкоземельные магниты RFei2.xMx // ФММ, 1989, т. 68, №1, с. 70-76.

10. Solzi М., Pareti L., Moze О., David W.I.F. Magnetic anisotropy and crystal structure of intermetallic compounds of the ThMn12 structure // J.Appl.Phys. 1988, v. 64, №10, p. 5084-5087.

11. Belorizky E., Fremy M.A., Givord D., Li H.S. Evidence in rare-earth (R) -transition metal (M) intermetallics for a systematic dependence of R-M exchange interaction on nature of the R atom // J.Appl.Phys. 1987, v. 61, №8,kp. 3971-3973.

12. Givord D., Lemaire R. Magnetic transition and anomalous thermal expansion in R2Fei7 compounds // IEEE Trans.Magn. 1974, v. MAG 10, №2, p. 109-113.

13. Goodenough J.B. Magnetism and the Chemical Bond // Interscience, New York: Wiley, 1963.

14. Stefanski P., Kowalczyk A., Wrzeciono A. Structural and magnetic properties of RFe10Cr2 compounds //J.Magn.Magn.Mater. 1989, v.81, p.155-158.

15. Ни B.-P., Li H.-S., Gavigan J.P., Coey J.M.D. Intrinsic magnetic properties of the iron-rich ThMni2 -structure alloys R(FenTi); R = Y, Nd, Sm, Gd, Tb, Ho, Er, Tm and Lu // J.Phys.: Condens.Mater, 1989, v. 1, №4, p. 755-770.

16. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практическое применение // М.: Мир, 1987,420 с.

17. Darby M.I., Isaac E.D. Magnetocrystalline anisotropy of ferro- and ferrimagnetics // IEEE Trans.magn. 1974, v. MAG 10, p. 259-304.

18. Kuz'min M.D. Linear theory of magnetocrystalline anisotropy and magnetostriction in exchange-dominated 3d-4f intermettalics // Phys.Rev.B, 1992, v. 46, №13, p. 8219-8226.

19. Callen E.R., Callen H.B. Anisotropic magnetization // J.Phys.Chem.Solids, 1960, v. 16, №3-4, p. 310-328.

20. Ландау Л.Д., Лифшиц E.M. Теоретическая физика: Квантовая механика, т. 3 //М.: Наука, 1989, 767 с.

21. Звездин А.К., Матвеев В.М., Мухин А.А., Попов А.И. Редкоземельные ионы в магнитоупорядоченных кристаллах // М.: Наука 1985, 294 с.

22. Левитин Р.З., Пономарев Б.К. Измерение магнитной анизотропии в сильных импульсных полях // ПТЭ, 1967, №3, с. 171-173.

23. Левитин Р.З., Пономарев Б.К. Одноосная магнитная анизотропия диспрозия и тербия // ЖЭТФ, 1967, т. 57, с. 1978-1983.

24. Hutchings М.Т. Point-charge calculations of energy levels of magnetic ions in crystalline electric fields // Solid State Phys. 1964, v. 16, p. 227-273.

25. Stevens K.W.H. Matrix elements and operator equivalents connected with the magnetic of rare earth ions // Proc.Phys.Soc. London A, 1952, v. 65, p. 209-215.

26. Мицек А.И., Колмакова Н.П., Сирота Д.И. Магнитные фазовые диаграммы и доменные структуры ферромагнитных кристаллов с осью симметрии высокого порядка//ФММ, 1974, т. 38, вып. 1, с. 35-47.

27. Asti G., Bolzoni F. Theory of first order magnetization process: uniaxial anisotropy // J.Magn.Magn.Mater. 1980, v. 20, №1, p. 29-43.

28. Buschow K.H.J., Van Vucht J.H.N., van Den Hoogenhof W.W. Note on the crystal structure of the ternary rare-earth-3d-transition material compounds of the type RT4A18 single crystal // J.Less-Com.Met. 1976, v. 50, №1, p. 145-150.

29. Fujiwara H., Lui W.-L., Kadomatsu H. Spin reorientation in the ternary compound GdFe4Al8 single crystal // J.Magn.Magn.Mater. 1987, v. 70, p. 301-302.

30. Filner I., Novic I., Shen M. Ferrimagnetism and hyperfine interaction in RFe5Al7 (R = rare earth) // J.Magn.Magn.Mater. 1983, v. 70, p. 172-182.

31. Filner I. Crystal structures of ternary rare earth-3d-transition metal compounds of the RFe6Al6 type // J.Less-Com.Met. 1980, v. 72, p. 241-249.

32. Chelkowska G., Chelkowski A., Winiarska A. Magnetic susceptibility and structural investigation of REAl6Fe6 compounds for RE = Y, Gd, Tb, Dy, Ho and Er // J.Less-Com.Met. 1983, v. 143, p. L7-L10.

33. Zarel M., Winiarska A. Structure-sensitive magnetic properties of YFe6Al6 // J.Less-Com.Met. 1983, v. 141, p. 321-325.

34. Piquer C., Palacios E., Artigas M., Bartolome J., Rubin J., Campo J.,t

35. Hofmann M. Neutron powder diffraction study of the RFen .sTao.s (R = Lu, Er, Ho, Dy and Tb) compounds // J.Phys.Condens.Mater. 2000, v. 12, p. 2265-2278.

36. Singleton E.W., Strzeszewski J., Hadjipanayis G.C., Sellmyer D.J.J. Magnetic and structural properties of melt-spun rare-earth transition-metal intermetallic with ThMn)2 structure // J.Appl.Phys 1988, v.64, N15, p. 5717-5719.

37. Sehnitzke K, Schultz L., Wesker J., Katter M. Sm-Fe-Ti magnets with room-temperature coercivities above 50 kOe // Appl.Phys.Lett. 1990, v. 54, №5,p. 587-589.

38. Kaamprath N., Wiekamasekara L., Hegde H., Liu N.C., Jayanetti J.K.D., Cadieu F.J.J. The magnetic properties of Sm-Fe-Ti and Nd-Fe-Ti hard and soft sputtered phases // J.Appl.Phys. 1988, v. 63, №15, p. 3696-3698.

39. Wesker J., Ketter M., Schinko K., Schultz L. Magnetic hardering of Sm-Fe-Ti alloys // J.Appl.Phys. 1990, v. 67, №1, p. 4951-4953.

40. Wang Y., Hadjipanays G.C., Kim A., Liu N.C., Sollmyor D.J.J. Magnetic and structual studies in Sm-Fe-Ti magnets // J.Appl.Phys. 1990, v. 67, №1, p.4954-4956.

41. Yang Y.-C., Sun H., Zhen-yong Z., Tong L., Jian-liang G. Crystallographic and magnetic properties of substituted YTi(Fel.xTx)n // Solid State Commun. 1988, v. 68, №2, p. 175-179.

42. Herbst J.F., Croat J.J., Yelon W.B. Structural and magnetic properties of Nd2Fe14B // J.Appl.Phys. 1985, v. 57, p. 4086-4090.

43. Givord D., Li H.S., Tasset M. Polarized neutron study of the compounds Y2Fe,4B and Nd2Fe,4B // J.Appl.Phys. 1985, v. 57, p. 4100-4102.

44. Buschow K.H.J. Rare-earth-cobalt intermetallic compounds // Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earth ed. K.A. Gschneider, Jr. and L. Erling, North-Holland, Amsterdam, 1984, v. 6, p. 1.

45. Leonovwicz M., Heisz S., Hilscher G. The effect of A1 addition on the magnetic properties of sintered Nd-Fe-B magnets // J. de Physique, 1988, v. 49,p. 609-610.

46. Grieb В., Henig E., Martinek G., Stadelmaier H., Petzow G. Phase relations and magnetic properties of new phases in the Fe-Nd-Al and Fe-Nd-C systems and their influence on magnets // IEEE Trans.Magn. 1990, v. 26, p. 1367-1369.

47. Zhou S., Johansson P., Savage S.J., Cui L. Effect of Ga, Si and Nb additions on the phases and magnetic properties of melt-spun Nd-Fe-B alloys // IEEE Trans.Magn. 1990, v. 26, p. 1739-1741.

48. Grossinger R., Kou X.C., Krevenka R., Kirchmair H.R., Tokunaga M. Studies on Nd(Fe0)92-xBo,o8Gax)5)5 permanent magnets // IEEE Trans.Magn. 1990, v. 26,p. 1954-1956.

49. Coey J.M.D. Intrinsic magnetic properties of compounds with the Nd2Fei4B structure // J. Less-Com.Met. 1986, v. 126, p. 21-34.

50. Андреев A.B., Дерягин A.B., Кудреватых H.B., Мушников Н.В., Реймер В.А., Терентьев С.В. Кристаллическая структура и тепловое расширение Nd2Fe14B // ЖЭТФ, 1986, т. 63, с. 68-72.

51. Friedt J.M., Vasquez A., Sanchez J.P., Hertier P.L., Fruchart R. Magnetism and crystal field properties of the RE2Fei4BHx alloys (R=Y, Ce, Dy, Er) from Mossbauer spectroscopy // J.Phys.F: Met.Phys. 1986, v. 16, p. 651-667.

52. Buschow K.H.J., Bouten P.C.P., Miedema A.R. Hydrides formed from intermetallic compounds of two transition metals: a special class of ternary alloys // Rep. on progr. in phys. 1982, v. 45, p. 937-1039.

53. Buschow K.H.J., Scherwood R.C. Effect of H2 absorption on the magnetic properties of rare-earth transition metal intermetallics // J.Appl.Phys. 1978, v. 49, p. 1480-1485.

54. Wallace W.E., Malic S.K., Takeshita T. Magnetic properties of hydrides of the rare earth and rare earth intermetallics // J.Appl.Phys. 1978, v. 49, p. 1486-1491.

55. Терешина И.С. Влияние легких атомов внедрения (водорода и азота) на магнитную анизотропию и спин-переориентационные фазовые переходы в интерметаллических соединениях 4f и 3d переходных металлов // Дисс. докт. физ.-мат. наук. МГУ, Москва, 2003, 322 с.

56. Soubeyroux J.L., Fruchart D., Isnard O., Miraglia S., Tomey E. Role of the (H, C, N) interstitial elements on the magnetic properties of iron-rare earth permanent magnet alloys // J.Alloys Сотр. 1995, v. 219, p. 16-24.

57. Herbst J.F. R2Fe14B materials: Intrinsic properties and technological aspects // Rev. Modern Phys. 1991, v. 63, p. 819-898.

58. Андреев A.B., Дерягин A.B., Кудреватых H.B., Мушников Н.В.,

59. Реймер В.А., Терентьев С.В. Магнетизм соединений Y2Fe14B, Nd2Fei4B и их гидридов // ЖЭТФ, 1986, т. 90, № 3, с. 1024-1029.

60. Кудреватых Н.В. Спонтанная намагниченность, магнитокристаллическая анизотропия и анизотропная магнитострикция редкоземельных соединений на основе железа и кобальта // Дисс. докт. физ.-мат. наук, Екатеринбург, 1994, 321 с.

61. Givord D., Li H.S., Perrier de la Bathie R. Magnetic properties of Y2Fe14B and Nd2Fe14B single crystals // Solid State Commun. 1984, v. 51, p. 857-860.

62. Sagawa M., Fujimura S., Yamamoto H., Matsuura Y. Magnetic properties of rare-earth-iron-boron permanent magnet materials // J.Appl.Phys. 1985, v. 57, p. 4094-4096.

63. Tokuhara K., Otsu Y., Ono F., Yamada O., Sagawa M., Matsuura Y. Magnetization and torque measurements on Nd2Fei4B single crystals // J.Appl.Phys. 1986, v. 59, p. 873-876.

64. Durst K.-D., Kronmuller H. Determination of intrinsic magnetic material parameters of Nd2Fei4B from magnetic measurements of sintered Ndi5Fe77B8 magnets // J.Magn.Magn.Mater. 1986, v. 59, p. 86-94.

65. Cadogan J.M., Coey J.M.D. Crystal fields in Nd2Fe14B // Phys.Rev.B, 1984, v. 30, p. 7326-3727.

66. Cadogan J.M. Relative strengths of second-order crystal-field interactions in R2M14B (R = Nd, Pr; M = Fe, Co) // J. Less-Com.Met. 1988, v. 144, p. L15-L17.

67. Pique C., Burriel R., Bartolome J. Spin-reorientation phase transitions in R2Fe.4B (R=Y, Nd, Ho, Er, Tm) investigated by heat capacity measurements // J.Magn.Magn.Mater. 1996, v. 154, p. 71-82.

68. Grossinger R., Krewenka R., Sun X.K., Eibler R., Kirchmayr H.R., Buschow K.H.J. Magnetic phase transitions and magnetic anisotropy in Nd2Fe14.xCoxB compounds //J.Less-Com.Met. 1986, v.124, p. 165-172.

69. Pedziwiatr A.D., Wallace W.E. Spin reorientations in R2Fei4.xCoxB systems (R = Pr, Nd and Er) // J.Magn.Magn.Mater. 1987, v.65, p. 139-144.

70. Pedziwiatr A.D., Wallace W.E. Structure and magnetism of the R2Fei4.xCoAB ferrimagnetic systems (R = Dy and Er) // J.Magn.Magn.Mater. 1987, v. 66, p. 63-68.

71. Pedziwiatr A.D., Wallace W.E. Spin phase diagrams for R2Fei4xCoxB systems (R = Y, Gd, Pr, Nd, Tb, Er, Tm) // Solid State Comm. 1987, v. 64, p. 1017-1019.

72. Huang M.Q., Boltich E.B., Wallace W.E. Magnetic characteristics of R2(Fe,Co)14B systems (R = Y, Nd and Gd) // J.Magn.Magn.Mater. 1986, v. 60, p. 270-274.

73. Ukai Т., Yamaki K., Takahashi H., Mori N. Anisotropy energy of Y2Fei4B, Y2Co14B, Y2Fe14xCo^B, and La2Co,4B // J.ApplPhys. 1991, v. 69, p. 4662-4664.

74. Pareti L., Moze O., Fruchart D., Heritier P.L., Yaouanc A. Effects of hydrogen absorption on the 3d and 4f anisotropics in RE2Fei4B (RE = Y, Nd, Ho, Tm) // J.Less-Com.Met. 1988, v. 142, p. 187-194.

75. Bartashevich M.I., Andreev A.V. Magnetic properties and thermal expansion of R2Fe14BH3.4 (R = Y, Gd) single crystals // Physica B, 1990, v. 162, p. 52-56.

76. Thuy N.P., Hien T.D., Hong N.M. Franse J.J. On the magnetic anisotropy of the Y2(CoixFex)i4B // J.de Phys. 1988, v. 49, №12, p. 579-580.

77. Buschow K.H.J., van Nort H.M., de Mooij D.B. Magnetic and structural properties of Nd2Fei4B, Th2Fei4B, Nd2Coi4B and related materials //

78. J.Less-Com.Met. 1985, v. 109, p. 79-83.

79. Buschow K.H.J., De Mooij D.B., Brouha M. Magnetic properties of ternary Fe-rich rare earth intermetallic compounds // IFEE Trans. Magn. 1988, v. 24, №2, p. 1611-1616.

80. Zhao Z.R., Ren Y.G., Aylesworth K.D., Sellmyer D.J. Magnetic properties of rapidly quenched and annealed Fei0RTi and related alloys // J.Appl.Phys. 1988, v. 63, №8, p. 3699-3701.

81. Ohashi K., Tawara Y., Osugi R., Shimao M. Magnetic properties of Fe-rich rare-earth intermetallic compounds // J.Appl.Phys. v. 64, №10, p. 5714-5716.

82. Yang Y.-C., Sun H., Kong L.-S. Neutron diffraction study of Y(Ti,Fe)i2 // J.Appl.Phys. 1988, v. 64, №10, p. 5968-5970.

83. Coey J.M.D. Comparison of the intrinsic magnetic properties of the R2Fe14B and R(FeuTi); R = rare-earth // J.Magn.Magn.Mater. 1989, v. 80, №1-3, p. 9-13.

84. Long G.I., Grendjeam F. Eds. Supermagnets, Hard Magnetic Materials // Kluwer Academic Publishers, 1991, 680 p.

85. Физика и химия редкоземельных элементов // Справ, изд. под ред. Шнайдера К.Г. и Айринга JI.M.: Металургия, 1982, 336 с.

86. Тейлор К.Б., Дарби М. Физика редкоземельных соединений // М.:Мир, 1974,374 с.

87. Moze О., Pareti L., Solzi М., David W.I.F. Neutron diffraction and magnetic anisotropy study of Y-Fe-Ti intermetallic compounds // Solid State Commun. 1988, v. 66, №5, p. 465-469.

88. Coey J.M.D., Sun H., Hurley D.P.F. Intrinsic magnetic properties of new rare-earth iron intermetallic series // J.Magn.Magn.Mater. 1991, v. 101, p. 310.

89. Ни B.-P., Li H.-S., Coey J.M.D. Magnetization of a Dy(Fe, ,Ti) single crystal // Phys.Rev.B, 1990, v. 41, №4, p. 2221-2227.

90. Ivanova T.I., Nikitin S.A., Tereshina I.S., Pastuschenkov Yu.G., Skokov K.P. Cobalt contribution to the 3d sublattice magnetocrystalline anisotropy in YTi(FeCo)n single crystals // Proc. of "EMMA'98"-conference, Saragoza, Spain, 1998, p.210.

91. Tereshina I.S., Nikitin S.A., Telegina I.V., Zubenko V.V., Pastushenkov Yu.G., Skokov K.P. The magnetocrystalline anisotropy in YTi(Fe,Co)n compounds // J.Alloys Сотр. 1999, v. 283, p. 45-48.

92. Вонсовский C.B. Магнетизм // M.: Наука, 1971, 1032 с.

93. Cheng S.F., Sinha V.K., Ma B.M., Sankar S.G., Wallace W.E. Phase analysis and magnetic properties of RTiFen.xCox (R = Y, Gd) (x = 0-11) // J.Appl.Phys. 1991, №69, p. 5605-5607.

94. Boltich N.B., Ma B.W., Zang L.I. Spin reorientation in RFei jTi system (R=Tb, Dy, Ho) // J.Magn.Magn.Mater. 1989, v. 78, №3, p. 363-370.

95. Ivanova T.I., Pastushenkov Yu.G., Skovov K.P., Telegina I.V., Tskhadadze I.A. Spin-reorientation transition and magnetic anisotropy in TbFen.xCoxTi compounds // J.Alloys Сотр. 1998, v. 280. p. 20-25.

96. Zhang L.Y., Boltich N.B., Sinha V.K., Wallace W.E. Structure and magnetism of the RFenTi compounds (R = Gd, Tb, Dy, Ho and Er) // IEEE Trans.Magn. 1989, v. 25, №5, p. 3303-3305.

97. Andreev A.V., Kudrevatykh N.V., Razgonyaev S.M., Tarasov E.N. On the spin reorientation in TbFenTi and related compounds // Physica B, 1993, v. 183,p. 379-384.

98. Zhang L.Y., Ma B.W., Zeng Y. Spin reorientation phenomena in (Tb,Er)Fei iTi system//J.Appl.Phys. 1991, v. 70, №10, p. 6119-6121.

99. Wang J., Wu G., Tang N., Yang D., Yang F., de Boer F.R., Janssen Y., Klaasse J.C.P., Bruck E., Buschow K.H.J. Magnetocrystalline anisotropy of TbFe12.xTix single crystals // Appl.Phys.Let. 2000, v. 76, p. 1170-1176.

100. Gu Z.F., Zeng D.C., Liu Z.Y., Liang S.Z., Klaasse J.C.P., Bruck E., de Boer

101. F.R., Buschow K.H.J. Spin reorientations in RFe,bXCorTi compounds (R = Tb, Er, Y) // J.Alloys Сотр. 2001, v. 321, p. 40-44.

102. Li Z.W., Zhoo X.Z., Morrish A.H. Mosbauer studies of YTi(Fe,.xMx)n (M = Co and Ni) // J.Appl.Phys. 1991, v. 69, №8, p. 5602-5604.

103. Скоков К.П. Магнитокристаллическая анизотропия и доменная структура соединений TbFen.xCoxTi и Tbi,iFen.xCoxTi // Дисс. канд. физ.-мат. наук. Тверь, 1998,145 с.

104. Isnard О., Guillot М. Investigation of the magnetic properties of ErFenTi and ErFe, ,TiH in high magnetic field // J.Appl.Phys. 1998, v. 83, p. 6730.

105. Wang J.L., Tang N. Fuquan В., Wang W.H., Wang W.Q., Wu G.H., Yang F.M. A study of the magnetocrystalline anisotropy of RFen^Co/Ti compounds with R = Y and Er // J.Phys. :Condens.Mater, 2001, v. 13, p. 1617-1626.

106. Вага I.J., Bogacz B.F., Pedziwiatr A.T., Wielgosz R. Hyperfine interactions and crystal site occupancies in RTiFen-xCox (R = Y, Dy and Er) as seen by Mossbauer spectroscopy // J.Alloys Сотр. 2000, v. 307, p. 45-50.

107. Скурский Ю.В. Влияние межатомных расстояний на магнитные свойства сплавов редкоземельных металлов с Зё-переходными металлами // Дисс. канд. физ.-мат. наук, МГУ, Москва, 2000, 107 с.

108. Sucsmith W., Thompson J.E. The magnetic anisotropy of cobalt // Proc. Roy. Soc. A, 1954, v. 225, p. 362-375.

109. Kuz'min M.D., Zvezdin A.K. Full magnetization process of 3d-4f hard magnetic materials in ultrahigh magnetic fields (an example: RFenTi) // J.Appl.Phys. 1998, v. 83, №6, p. 3239-3249.

110. Kuzmin M.D., Garcia L.M., Plaza I., Bartolome J., Fruchart D., Buschow K.H.J. Spin reorientation transitions in R2Fei4ZHx (Z = В, C) compounds //

111. J.Magn.Magn.Mater. 1995, v. 146, p. 77-83. 112. Buschow K.H.J., de Mooij D.B., Sinnema S., Radwanski R., Franse J.J.

112. Magnetic and crystallographic properties of ternary rare earth compounds of the type R2Co14B // J.Magn.Magn.Mater. 1985, v. 51, p. 211-217.

113. Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

114. Ivanova T.I., Pankratov N.Yu., Pastushenkov Yu.G., Skokov K.P., Magnetocrystalline anisotropy of Tbu(Fe,Co)nTi single crystals. // Acta Physica Polonica A, 2000, v.97(5), p.847-850.

115. Панкратов Н.Ю. Анализ полевых зависимостей намагниченности одноосного тетрагонального ферромагнетика. // Сборник тезисов Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-2000", секция "Физика", Москва, с.150-151.

116. Панкратов Н.Ю., Никитин С.А., Пастушенков Ю.Г., Телегина И.В., Терешина Е.А., Лучев Д.О. Влияние гидрирования на магнитные свойства монокристалла Nd2Fei4B. // НМММ. Сб. тезисов XVIII международной школы-семинара, 24-28 июня 2002 г., Москва, с.45-47.

117. Панкратов Н.Ю., Скоков К.П., Никитин С.А. Эффект легирования кобальтом на магнитные фазовые переходы соединения ErFenTi. // ВНКСФ-10. Сб. тезисов 7-14 апреля 2004, Москва, с. 408-410.

118. Панкратов Н.Ю., Скоков К.П., Никитин С.А., Гутфляш О., Мюллер К.-X. Магнитные фазовые переходы в соединениях Er2Fei4.xCo2B и их гидридах. // НМММ. Сб. тезисов XIX международной школы-семинара 28 июня 2 июля 2004, Москва, с.731-733.

119. Считаю своим приятным долгом выразить глубокую благодарность моему научному руководителю профессору Никитину Сергею Александровичу за предложенную тему диссертации, научное руководство работой и обсуждение полученных экспериментальных результатов.

120. Выражаю благодарность всем сотрудникам кафедры общей физики и магнитоупорядоченных сред за поддержку и доброжелательное отношение при выполнении диссертационной работы.