Введение к работе
Актуальность работы. Техногенная революция последних десятилетий, вызванная необходимостью создания новых материалов для атомной энергетики, космической техники, микроэлектроники, станко- и приборостроения, самым тесным образом связана с развитием физического металловедения, в котором выделяется физика 3d- и 4f-мсталлов. Потребности в расширении ассортимента материалов с уникальным набором физико-химических свойств стимулируются не только запросами промышленности, .ю и ускоренным прогрессом самой науки. Именно, в связи с этим выполнено значительное количество исследований, в которых рассматриваются различные аспекты электронной структуры металлов и сплавов с учетом влияния на их макроскопические параметры специфики элементов с 3d- и 4f-незавершенными оболочками.
Специфический вид потенциальной энергии 4Г-электронов редкоземельных металлов обуславливает монотонный характер изменения их свойств с ростом атомного номера и этот факт позволяет, по крайней мере теоретически, перейти от качественного сравнительного анализа изменения свойств к его количественной оценке, а следовательно, и к возможности прогнозирования характеристик расплавов и сплавов при замене одного лантаноида другим. Отмеченное обстоятельство может сыграть решающую роль в сокращении временной дистанции между научным поиском и его реализацией в готовую технологию.
Следует подчеркнуть, что до сих пор не обращается внимания на существование незаполненной 41Г-полосы редкоземельных металлов вблизи уровня Ферми. В настоящей работе рассматриваются ее заполнение по акцепторному механизму и изменение свойств сплавов при возмущающем воздействии локализованного электрона на систему электронов проводимости. Помимо значительного научного интереса такая возможность открывает большие перспективы тонкой доводки свойств при получении материалов с заранее заданными свойствами, поскольку относэтельное положение узкой 4Г-полосы и уровня Ферми в редкоземельных металлах также изменяется последовательно с ростом атомного номера.
Целью работы является системное исследование магнитных свойств бинарных расплзвоз железа и кобальта с редкоземельными
металлами в широком интервале температур от Тг„-, до !95СК, и составов от 0 до 100% редкоземельных металлов. При этом также исследовалось изменение магнитных характеристик сплава при замене одного лантаноида другим. Полученные экспериментальные результаты магнитной восприимчивости сравниваются со сведениями модельных расчетов, которые проводились в приближении взаимодействия локализованных d- и f-оболочек иссле;гуемых металлов и разделением коллективизированных электронов на свободные и частично связанные. Учтывалось также изменение электронного состояния d-оболочек переходного металла при сплавообразовании. Полученные результаты позволяют установить особенности электронного состояния d-оболочек железа и кобальта в сплавах с редкоземельными металлами. Последнее особенно важно при создании сплавов с прогнозируемыми свойствами, что в свою очередь необходимо при проектировании и получении новых магнитных материалов.
Научная новизна. В работе впервые получена систематическая информация о температурно-концентрационных зависимостях магнитных характеристик сплавов железа и кобальта с немагнитным редкоземельным металлом лантаном и редкоземельными металлами цериевой и иттриевой групп в жидкофазном состоянии. Предложена модифицированная модель и проведены расчеты магнитной восприимчивости сплавов железа и кобальта с редкоземельными металлами в жидкофазном состоянии с учетом обменных взаимодействий между коллективизированными и локализованными электронами. Кроме того, на основе анализа экспериментальных дагшых и результатов модельных расчетов получены сведения о характере заполнеїшя и электронном состоянии d-оболочек переходных' металлов в сплаве. При этом показано различие в заполнении d-оболочек железа и кобальта валентными электронами редкоземельного металла.
Практическая ценность. Экспериментальные данные и их анализ позволяют уточнить представления об электронном строении жидкофазных бинарных сплавов 3d-nepexoflm>rx металлов с редкоземельными, а также проверить ряд теоретичесгагх концепций, связанных с электронным состоянием локализованной d-оболочки железа и кобальта в этих сплавах. Все это особенно важно при создании материалов с заранее прогнозируемыми свойствами. Эти данные также могут быть использованы для проверки ряда фундаментальных
концепций теории конденсированного состояния. Полученные результаты представляют интерес для создания новых сверхмощных магнитов, магнитных материалов с особыми свойствами, а также для разработки технологических процессов производства материалов с определенными параметрами. На защиту выносятся:
-
Данные высокотемпературных исследований магнитной восприимчивости ( х) жидкофазных бинарных сплавов железа и кобальта с редкоземельными металлами, полученные в широком интервале температур и концентраций (0 - 100 ат % редкоземельных металлов ).
-
Результаты основных магнитных характеристик сплавов, полученных на основе магнитных свойств сплавов (температура Кюри 9, эффективный магнитный момент ц-,ф, величина избыточной
ВОСПРИИМЧИВОСТИ дХа )
3. Методика теоретических расчетов магнитной восприимчивости
жидкофазных бинарных сплавов, а также результаты модельных
расчетов, выполненных в модели "замороженной" d-зоны.
4. Установленные закономерности изменения электронных
состоянии d-зоны железа и кобальта при сплавообразовании с
редкоземельными металлами.
Апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ. Результаты исследований докладывались на V. Всесоюзной конференции по строению и свойствам металлических и шлаковых расплавов (г. Свердловск 1983г.), VII Межреспубликанской научной конференции молодых ученых АН Кирпгзской ССР (г. Фруюе, 1984), Всесоюзной конференции «Химия и технология редких, цветных металлов, солей» (г. Фрунзе, 1986г.), на VII Всесоюзном совещании по физико-химическому анализу ( г. Фрунзе, 1988 г.), на Первом Советско-Китайском семинаре по редкоземелышм металлам (г. Новосибирск, 1989г.), на Межгосударственном (СНГ) совещании «Химия и технология вольфрама, молибдена и редких металлов» (г. Чирчик, 1992г.), Международный симпозиум "Проблемы химии и химической технологии" (г. Алматы, 1997 г.)
Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и литературы. При этом содержит 120 страниц машинописного текста, 25 рисунков, 5 таблиц и список литературы - 124 библиографических наименований.
