Автореферат (1104132), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Измерения проводились как привыполнении одного цикла изменения магнитного поля, так и трех последовательных цикловизменения магнитного поля. На рисунке 4 показаны температурные зависимостиМКЭ в исследуемых сплавах, полученные в процессе нагревания образцов при переходеиз АФМ фазы в ФМ фазу. Каждая точка определена как максимум на зависимости ∆T(H).Максимальные значения МКЭ составили -7,5 К, -5,8 К и -6,3 К для сплавов Fe50,4Rh49,6,Fe49,7Rh47,4Pd2,9 и Fe48,3Rh46,8Pd4,9, соответственно.
Температура максимума МКЭ смещается внаправлении низких температур при увеличении содержания Pd в сплаве. Добавлениенебольшого количества (4,9 ат.%) Pd в сплав привело к смещению температуры перехода навеличину 36 К, что согласуется с измерениями намагниченности.12Рисунок 4 – температурные зависимости∆T(T) в области фазового перехода АФМ –ФМ сплавов Fe50,4Rh49,6, Fe49,7Rh47,4Pd2,9 иFe48,3Rh46,8Pd4,9 при изменении магнитногополя от -1,8 Тл до +1,8 Тл. Зависимостьполучена в результате измерений принагревании образца.Кривые ∆T(H) для объемного Fe50,4Rh49,6(рисунок 5), полученные из прямых измерений,демонстрируют гистерезисный характер приизменении магнитного поля (ширина наполувысоте около 1,2 Тл).
В работе показанаособенность на полевых зависимостях МКЭ,которая заключается в том, что конечнаятемпература не возвращается к значениюначальной температуры после одного полногоцикла изменения магнитного поля. В частности,на графике ∆T(H) для температуры 324,03 Кстрелкиуказываютнаточкикривой,соответствующие начальной температуре дозапуска изменения магнитного поля (TINIT) иконечной температуре образца после завершениявыполнения одного цикла (TFIN).Разница между величинами TFIN и TINIT наблюдается для всех температур из областипроявления МКЭ в исследуемом сплаве Fe50,4Rh49,6, а также в сплавах с Pd при фазовомпереходе из АФМ фазы в ФМ фазу.Рисунок 5 - Полевые зависимости адиабатическогоизменения температуры ∆T(H) за время одного цикламагнитного поля, измеренные при нескольких значенияхтемператур в области магнитного фазового перехода вобъемном образце Fe50,4Rh49,6.13Вданнойглаветакжепредставлены результаты измерения∆T(H)втечениетрехпоследовательныхцикловизменения магнитного поля.
Нарисунке6показанакриваяизменения температуры образцаFe50,4Rh49,6 ∆T в течение трех цикловмагнитного поля при температуре323 K, близкой к температуреперехода. Показано, что если вовремя первого цикла максимальнаявеличина ∆T1 достигает значения 7,5 K, то за время 2-го и 3-го цикловизменение температуры вследствиеМКЭ ∆T1 и ∆T2 примерно в два разаменьше (-3,4 K). Уменьшение МКЭпри нескольких циклах проявляетсятакже в сплавах, легированных Pd.Эффект«невозвращения»,который проявляется при всехзначениях температур при переходеРисунок 6 - Полевая зависимость ∆T для сплаваFe50,4Rh49,6, полученная при измерениях в течение трехциклов изменения магнитного поля при температуре 324K около Ttr.
На правую сторону вынесены изменениятемпературы вследствие МКЭ в течение 1-го цикла(∆T1), 2-го и 3-го циклов (∆T2, ∆T3).Рисунок 7 - Результаты измерения МКЭ для сплаваFe50,4Rh49,6 при переходе ФМ – АФМ приохлаждении из ФМ состояния: (а) температурнаязависимость ∆T, полевые зависимости ∆T(H) притемпературах (б) 312,1 К, (в) 318,7 K, (г) 321,1 K.АФМ – ФМ (при нагревании изАФМ фазы) пропадает при обратномпереходе ФМ – АФМ (приохлаждении из ФМ фазы). Нарисунке 7 (б)-(г) и рисунке 8представленынесколькозависимостей ∆T(H) при некоторыхзначениях температур образца вобласти магнитного перехода ФМ –АФМ.Такимобразом,входепроведенныхизмеренийМКЭобнаружено наличие особенности наполевыхзависимостяхМКЭ,котораяпроявляетсяввиде«невозвращения»температурыобразцов сплавов на основе Fe-Rh кначальному значению после одногополного цикла магнитного поля припереходе АФМ – ФМ принагревании.Рисунок 8 – полевые зависимости∆T(H) в сплавах, легированных PdFe49,7Rh47,4Pd2,9 и Fe48,3Rh46,8Pd4,9 вобласти фазового перехода ФМ –АФМ.
Зависимости получены припереходе ФМ – АФМ при охлажденииобразцов.С другой стороны, при обратном переходе ФМ – АФМ при охлаждении из АФМсостояния эффекта «невозвращения» не обнаружено ни на одной из измеренных зависимостей∆T(H), проанализированных в ходе работы. Данная несимметрия эффекта «невозвращения»проявляется как в бинарном сплаве Fe50,4Rh49,6, так и в сплавах Fe49,7Rh47,4Pd2,9 и Fe48,3Rh46,8Pd4,9,14легированных палладием. Полученные результаты отражают также несимметрию в динамикемагнитного фазового перехода АФМ – ФМ в сплавах на основе Fe-Rh.Для объяснения наблюдаемых экспериментальных закономерностей в работеиспользовалась теоретическая модель неупорядоченных локальных моментов, основанная нарасчетах из первых принципов, представленных в работах [7,23].Теоретическое рассмотрение основано на модели, подробно описанной в работе [7].
Врамках данной модели в кристаллической ОЦК решетке сплавов Fe-Rh с близкими кэквиатомному составами рассматриваются две подрешетки атомов Fe и Rh. Первая подрешетка(подрешетка A) имеет локальные места расположения (a) атомов Fe, но небольшой процент (x)в этих местах расположения занимают атомы Rh (в реальных сплавах присутствует такоезамещение) [7]. Вторая подрешетка (подрешетка B) – это подрешетка расположения (b) атомовRh, в которых располагается также небольшой процент (y) атомов Fe. При рассмотренииэквиатомного сплава Fe-Rh в модели двух подрешеток (в подрешетке A основным атомомявляется Fe с присутствием небольшого количества x атомов Rh, в подрешетке B основныматомом является Rh с присутствием небольшого количества y атомов Fe) сплав Fe-Rh можнозаписать в виде Fe100-xRhx – Rh100-yFey.
В этих обозначениях концентрация атомов Fe в сплавеможет быть записана как =100−+2, а параметр дальнего порядка =100−100.Теоретическая модель модифицирована – в рассмотрение добавлена слабая связь междусистемами. При этом, каждая отдельная система подвергается действию эффективного поля,которое создается ФМ порядком других систем. Сила взаимодействия на три порядка меньше,чем ФМ обменное взаимодействие и является регулируемым параметром, который можетменяться для лучшего описания экспериментальных результатов.Модель предполагает, что в материале существует эффект слабого магнитного отклика,действующий в масштабах дальнего порядка.
Данный эффект был задан следующим образом:поскольку изменение отклика со временем чрезвычайно мало, то в каждый момент времени ti(внешнее магнитное поле изменяется со временем со скоростью 1 Тл/с) могут быть применимызаконы равновесной термодинамики. В каждый момент времени для каждого значениямагнитного поля в момент времени ti, определяются значения ФМ и АФМ упорядочения mf(ti) иma(ti). Величина ∆T в каждый момент времени определяется по методу, представленному вработе [7] для каждого значения магнитного поля H(ti) в моменты времени ti в течение циклаизменения магнитного поля. Влияние вышеописанного эффекта взаимодействия систем (визменяющемся поле данный эффект также изменяется со временем) учитывается каквозникновение дополнительного эффективного магнитного поля Heff = Cmf(ti-1), котороедобавляется к величине внешнего магнитного поля H(ti).
Эффективное поле зависит отсуммарной намагниченности материала, интегрированной по времени от момента времениначала изменения магнитного поля до текущего времени ti, С – феноменологический параметр,равный 3,8 Тл. Такой относительно простой динамический эффект, учитываемый втеоретической модели, позволил получить теоретические зависимости ∆T(H), качественновоспроизводящие экспериментальные результаты с проявлением эффекта «невозвращения»температуры образца после выполнения полного цикла магнитного поля (рисунок 9).15Рисунок 9 – Теоретические полевые зависимости ∆T(H) за время одного полного цикламагнитного поля, определенные для сплава Fe50,4Rh49,6 при нескольких значениях температур вобласти магнитного фазового перехода. На графиках также показаны экспериментальныерезультаты.На рисунке 9 представлено несколько теоретических зависимостей ∆T(H) при трехзначениях температур.
Качественное проявление эффекта «невозвращения» хорошосогласуется с экспериментальными данными. Видно, что теоретическая величина (TFIN - TINIT),как и экспериментальная, изменяется с увеличением температуры.Температурная зависимость МКЭ, полученная из теоретических рассмотренийпредставлена на рисунке 10. Также, на данном графике показана экспериментальнаязависимость ∆T(T).Рисунок 10 – Теоретическая температурная зависимость ∆T(T) для сплава Fe50,4Rh49,6(штриховая линия), полученная в результате расчетов из теоретической модели,представленной в работе [7]. Для сравнения на рисунке приводятся результаты измерений ∆Tпрямым методомМаксимальное значение адиабатического изменения температуры ΔT, полученное врезультате теоретических рассмотрений, на 20 % превышает экспериментальное значение.Завышенное теоретическое значение предположительно может быть связано с пренебрежениемфлуктуаций в модели среднего поля, на которую опирается используемая теоретическая модель16[7].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
