Введение к работе
Актуальность работы. В последнее время значительно расширились рамки физики конденсированных сред, охватив новые классы материалов и явлений. Особое внимание в физике твердого тела уделяется изучению гетерогенных систем как с упорядоченной, так и с хаотической структурой [1, 2]. Примером таких систем являются различные композиционные материалы, эвтектические сплавы и их расплавы, металлокерамика, гете-рофазные магнитные полупроводники и др. Широкое использование ге-терофазных материалов в различных областях техники требует создания методов предсказания свойств таких материалов по известным свойствам компонентов, учитывая сложный характер их взаимодействия при различных внешних воздействиях.
С физической точки зрения микронеоднородные материалы представляют собой гетерогенные системы, состоящие из малых областей разного состава с размерами значительно меньшими характерных размеров образца. Макроскопически они являются однородными и изотропными. Микронеоднородные материалы обычно рассматривают, как квазигомогенную среду, обладающую эффективными характеристиками, которые зависят от свойств, концентраций и характера взаимодействия компонентов и структуры [1]. Обычно для описания физических свойств гетерогенных систем применяются метод эффективной среды и теория протекания. В рамках теории Ландау фазовых переходов второго рода подобные системы могут рассматриваться как системы с взаимодействующими параметрами порядка.
В качестве исследуемой микронеоднородной гетерогенной системы в данной работе выбраны тройные сплавы PdMnzFei-x. Известно [3, 4], что сплав PdFe упорядочивается в районе 1000К в тетрагональную структуру 1Ло (CuAu). Интерметаллид PdMn упорядочен во всей области температур, а в интервале температур от Т$\ — 940К до Ts2 = 850АГ в нем происходит переход из В2 в LIq структуру.
'"""ЧТПРДя сплавы PHMn-Fe, _х
«>С НАЦИОНАЛЬНАЯ ВНВЛПОТЕКА
ftsfatf
С! О»
как один иэ примеров систем с двумя взаимодействующими структурными параметрами порядка, автор [4] приводит фазовую диаграмму упорядочивающегося сплава, способного к мартенситному превращению В данной системе сплавов тетрагональная структура Llo образуется при понижении температуры из исходной ОЦК-структуры двумя разными путями (упорядочение и мартенситное искажение, которым соответствуют разные параметры порядка: степень упорядочения и сдвиговые компоненты тензора деформаций, соответственно).
В сплавах PdMn^Fei-j; при увеличении х осуществляется концентрационный фазовый переход от ферромагнетика (F) PdFe с температурой Кюри Тс = 725К к антиферромагнетику (A) PdMn с температурой Нееля Tjv = S15K [5]. В этом случае суммарный магнитный момент для ферромагнитной фазы и вектор антиферромагнетизма для антиферромагнитной фазы являются взаимодействующими параметрами порядка.
Таким образом, в данной работе экспериментально исследована система сплавов PdMnjjFei-j;, в которой взаимодействуют два структурных и два магнитных параметра порядка.
Цель работы. Изучение возможности формирования гетерогенной микронеоднородной структуры при сплавлении упорядочивающегося F-сплава PdFe и интерметаллического А-соединения PdMn, исследование особенностей физических свойств полученной тройной системы сплавов PdMn^Fei.j;, попытка объяснения наблюдаемых свойств в рамках существующих теоретических подходов для описания свойств микронеоднородных материалов.
Научная новизна.
-
Исследована кристаллическая структура тройной системы сплавов PdMnxFei-x- Показано, что в промежуточной области концентраций 0-2 < х < 0.8 формируется двухфазная микронеоднородная среда.
-
Исследованы магнитные свойства сплавов PdMnzFei-z. С целью оценки относительных тібьемой фаз проведены расчеты магнитной вос-
... -..т. .-> 4
», — *
приимчивости в приближении молекулярного поля. Обнаружено, что наряду с двумя коллинеарными фазами в промежуточной области концентраций вблизи границ раздела этих магнитных фаз возникает дополнительная неколлинеарная фаза.
-
Исследованы тепловые свойства данных сплавов и построена фазовая диаграмма состояний.
-
Исследованы кинетические свойства сплавов PdMnxFei_x. Сделана попытка описания полученпых зависимостей в рамках теории протекания и модели эффективной среды.
Научное и практическое значение.
Приведенные в диссертации результаты экспериментальных исследований сплавов PdMnxFei_x расширяют представления о поведении физических свойств микронеоднородных гетерогенных систем. Экспериментально подтверждено, что при сплавлении упорядочивающегося сплава PdFe и интерметаллида PdMn взаимодействие между магнитными и структурными параметрами порядка приводит к формированию периодически повторяющейся микронеоднородной структуры. Построена фазовая диаграмма состояний сплавов PdMnxFei_x. Обнаружен изоморфизм нормального эффекта Холла и остаточного электросопротивления, предсказанный ранее в модели протекания для двумерных двухкомпонентных сред [6]. Показано, что наиболее удовлетворительное согласие с экспериментом при описании остаточного сопротивления микронеоднородных сплавов PdMnxFei_x достигается в модели эффективной среды, когда электрическая структура неоднородного состояния сплавов аппроксимируется регулярной сеткой сопротивлений микроконтактов, составленных из постоянного сопротивления Fi-фазы и зависящего от концентрации х по нормальному распределению сопротивления А-фазы.
Автор выносит на защиту
1. Результаты исследования кристаллической структуры и магнитных
свойств (статической и динамической восприимчивости, намагниченности) сплавов PdMn^Fei-x.
-
Расчет магнитной восприимчивости образца сх = 0.5 в приближении молекулярного поля в модели Гейзенберга.
-
Результаты исследования тепловых свойств и фазовую диаграмму состояний сплавов PdMn^Fei-x-
-
Результаты исследования кинетических свойств (электросопротивление, термоЭДС, эффект Холла, магнитосопротивление) сплавов PdMn^Fe!-;,;.
Личный вклад автора.
В представляемой научно-исследовательской квалификационной работе при непосредственном участии Волковой Н. В. получена значительная часть экспериментального материала: подготовлены образцы сплавов PdMnsFei-i:; исследованы магнитные (статическая и динамическая восприимчивость, намагниченность) и кинетические (электросопротивление, термоЭДС, эффект Холла, магнитосопротивление) свойства сплавов PdMiixFe^x.
Кроме того, при непосредственном участии автора: построена фазовая диаграмма состояний сплавов PdMnxFei_x; рассчитана магнитная восприимчивость для образца с х — 0.5 в приближении молекулярного поля; обсуждаются полученные результаты эксперимента.
Апробация работы.
Результаты работы были доложены на российских и международных конференциях: Четвертая Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых. Екатеринбург - Заречный, 21-23 апреля 1996 г.; Традиционная зимняя теоретическая школа "Коуровка", Челябинск, 1-6 марта 1998 г.; III уральская региональная школа-семинар молодых ученых и студентов по физике конденсированного состояния. Екатеринбург,
18-21 ноября 1999 г.; XXVIII Международная зимняя школа физиков-теоретиков "Коуровка 2000" - Екатеринбург, 28 февраля - 4 марта 2000 г.; Первый Евро-Азиатский Симпозиум "Прогресс в магнетизме" - Euro-Asian Symposium "TVends in Magnetism" - EASTMAG-2001. - г. Екатеринбург, 27 февраля - 2 марта 2001 г.; Новые магнитные материалы микроэлектроники. 17-я международная школа-семинар, Москва, 20-23 июня 2000 г.; Совещание по физике низких температур НТ-33. Екатеринбург, 16-20 июня 2003 г..
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Она изложена на 165 страницах, включает 51 рисунок, 2 таблицы и список цитированной литературы, содержащий 85 наименований.
