Введение к работе
Актуальность темы. Как известно, интерметаллнческие соединения редкоземельных (R) с переходными 3d (Т) металлами активно взаимодействуют с водородом, образуя пщридные фазы, предстапляющие собой, как правило, твердые растворы внедрения. При поглощении водорода іштерметаллидами увеличивается объем элементарной ячейки, могут возникать искажения решетки, сопровождающиеся изменением ее пространственной симметрии. В результате взаимодействия электронов водорода с электронами Зскюны сильно изменяется электронная структура соединения и внутрикристалличесжое поле, что приводит к изменению яяехтрических, магнитных и др. свойств интерметаллических соединений. Несмотря на большое количество работ, посвященных изучению эзих вопросов, до сих пор остается не решенной проблема влияния водорода на магнитоупругие свойства (магнитострикдгао) и магнитокристаллическунх анизотропию соединений R-T. Это связано, в основном, с охрупчивающим воздействием водорода и, следовательно, трудностью получения неразрушенных гидридов для измерения констант анизотропии и магнитострикции.
В последнее время большое внимание уделяется изучешпо аморфизации редкоземелыплх интерметаллидов путем водородной обработки. Однако данные по малчитным свойствам полученных с помощью термоводородной обработки (ТВО) аморфных гидридов практически отсутствуют в литературе. Другим методом ТВО, ...озволяюшим получать как принципиально новые стрзтегурные состояния (мелко- и нанокристаллические), так и высококоэрцитивные порошки на основе материалов, исполкзуемых в качестве постоянных* магнитов (Nd-Fe-B, SmCos и др.), является HDDR* обработка. Основная проблема здесь заключается в том, что получаемые HDDR-порошки являются магнитно-изотропными и не текстуруюгея во внешнем магнитном поле.
В данной работе выбор в качестве исследуемых объектов соединений на основе RFe2, являющихся феррнмагнеппсами с кубической структурой типа MgCu2, обусловлен следующими причинами. Эти сседннеіпія имеют наивысшие значения температуры Кюри Тс в ряду бинарных соединении
* HDDR- по начальным буквам процессов гадрнревамм, двотропорцвоянровянкя, десорбции н рекомбинации (см. иске).
R-I-'c, обладают высокими иапоггньши моментами, гигантскими значениями констант иагшггокрисгалдической анизотропии и магии гострикщш. что обуславливает их практическую ценность. С другой сюроны, атомы каждого сорта в решетке типа MgCui занимают ікшшьішггньіє позиции и такая сравнительная простота пространственной структуры делает эти матфиалы удобными модельными объектами для теоретических и феноменологических описаний. І Іелн и задачи работы.
1. Создание установки дій гидрирования шпфиеталлнческнх
соодннмшй газообразным водородом о широком интервале температур н
ДііНЛсННІІ.
2. Получение гидридов соединении RFejH» с различным содержанием
цчдорода.
-
Нсслсдовашіс фазоьото состава и параметров кристаллической реіисззлі гидридов с различной концентрацией водорода.
-
Исследование влияния поглощенного водорода на магшгпше uuuciiiu подреіиеток соединений, обменные взаимодействия, темнет луры Кюри, иагинтоісристалянческую анюотропшо и иаінитосгрикцию, а также гистерезмсиые и релаксационные свойства соеи^шений RFej.
-
Исріедоваиие структуры, магнитных и магнитоунругих свойств аыерфных підридов RFej, полученных обработкой сплава а водороде.
-
Исследование влияния HDDR обработки на кристаллическую структуру и магнитные свойства соединений RFej и NdjFcuB.
Научная новизна работы. Впервые измерена ыагнитострикщш на (міикріістаяшічссхнх гидридах TbFcjH» с разными концентрациями водорода. Вифвие проведены расчеты констант махіїитокрнсталлнчєскоіі аннштролнн в одноноішои приближении в модели точечных зарядов підридов RFeJit с разными х и заполнением водородом разных типов междоузлий. Эти, а также нвпшткы дашше подтверждают возможность наведения водородом в RFt2 сильной локальной одноосной антотропип, и результате чего вочшкает неколлинеарііое магнитное упорядочение в pouancM'.-.'Uriioii нодрешеткс. Использование сверхеильных магнитных нолем (j!i КЮ 1.ч» позволило получить полную кривую нам»)ннчнвання (феррнмашетик - ^срроиапіспп;} соединенна TmFezlh.j и определить
константы мсжподрсіпеточного обменного взаимодействия Tm-Fe и локальной одноосной анизотропии.
Научной новизной работы является систематическое н комплексное исследование структуры и магнитных свойств аморфных гидридов, полученных с помощью ТВО. На основе различных методик измерения (мессбауэровских, рентгенографических, магнитных) предложена модель фазовых структурных превращений, происходящих при аморфшацші гидридов.
Впервые показано, что гигантские скачки намагниченности, наблюдаемые в высококоэрцитивных материалах на основе DyFe2 при низких температурах, обусловлены резким изменением температуры образна при лавинообразном смещении узких доменных стенок. Практическая ценность. Показана возможность использования гидридов на основе TbFcjHi в качестве инверсионных постоянных магнитов, изменяющих знак остаточной магнитной индукции при изменении температуры.
Применение HDDR обработки к многоосным магнетикам, в частности, на основе TbFejt и DyFd, позволило существенно улучшить их шстсрсзнсные магнитные свойства. Полученные материалы могут быть использованы в качестве наполнителей для изотропных магннтопластоп.
Предложен новый подход к решению проблемы получения анизотропных UDDR-порошков на основе Nd-Fe-B.
Установленные в работе закономерности влияния .водорода «а капштнме свойства R- и Fe-іюдрсшеток в RFcj ыогут быть использованы для иптерпретаїрш магнитных свойств гидридов других R-Fc-интермегаллидов и синтеза новых материалов с заданными маппгпгыми свойствами.
Дпробання работы, Основные результаты диссертационной работы докладывались на 2-й Международной конференции "Метаотабильныс металлические фазы: аморфные и нанокристаллические фазы" f5-7 апреля 1993, Болонья, Италия), 1!-й Международной конференции "Сплавы переходных элементов" (5-8 июля _ 1994, Вроцлав, Полыла). П-й Всесоюзной конффегаши по постоянным магнитам (10-14 октября 1994, Суздаль), 2-м Российском научно-техническом семинаре "Подород в металлических материалах" (13-14 декабря 1994, Москва), 1-й
Международной конференции "Водородная обработка материалов" (20-22 сентября 1995, Донецк.), Международном семинаре по современному магнетизму (28 августа-7 сентября 1995, Пекин, Китай) и на ежегодных научных сессииях Института физики металлов УрО РАН (февраль 1995 и 4-7 марта 1996, Екатеринбург).
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих вьшодов, приложения и списка шітературьі. Общий обгем работы составляет 189 страниц, включая 66 рисунков и 19 таблиц. В списке литературы 180 наименований.