Введение к работе
Неупорядоченные металлические сплавы типа переходный металл-металлоид (ТМ-Н> являются одними из наиболее привлекательных обьектов исследования для современной физики твердого тела. С одной стороны, интерес к ним обусловлен широким практйчесг.» использованием получаемых на основе данных элементов аморфных материалов, которые обладают уникальным набором технологических свойств. В то же время изучение неравновесных микрокристаллических и аморфных ТМ-М сплавов имеет большое значение и с точки зрения фундаментальной науки. Проблема описания физических свойств конденсированных систем, обладавших композиционным и Сили) топологическим беспорядком, в рамках которой одним из важных является вопрос о взаимосвязи макроскопических магнитных характеристик неравновесных ТМ-М сплавов с их локальной атомной структурой, до сих пор остается предметом значительных противоречий и во многом не разрешена. В этой связи весьма интересным представляется проведение систематических исследований, направленных на выяснение роли металлоида в формировании структурных и магнитных свойств ТМ-М сплавов и установление влияния эффектов локального атомного окружения на их-интегральные магнитные характеристики.
Одними из наиболее подходящих модельных объектов для решения данной задача являются бинарные неупорядоченные сплавы железа с sp-элементами CB,C,Al,Si,P и др.). Присутствие в этих сплавах изотопа s7Fe предоставляет возможность использовать в процессе изучения их структурных и магнитных свойств основанную на эффекте Мессбауэра ядерную гамма-резонансную спектроскопию, которая в отличие от традиционно применяемых в подобного рода исследованиях рентгеноструктурных, магнитных и калориметрических измерений, дающих лищь интегральные характеристики, Позволяет получить уникальный набор информации на локальном микроскопическом уровке. С помощью данного метода, обладающего крайне высокой разрешавшей способностью, удается фиксировать изменения энергии ядерных переходов, вызываемые перераспределением электрических и магнитных полей вблизи резонансного ядра, и, таким образом, исследовать природу его ближайшего
окружения.
В настоящей работе в качестве изучаемых объектов выбраны бинарные.неупорядоченные сплавы системы железо-фосфор, которые вместе с аналогичными сплавами систем Fe-Al и Fe-Si составляют случай, когда при относительно малом Іот 0.118 нм для А1 до 0.106 нм для Р) изменении ковалентного радиуса атома металлоида имеется отличие в числе внешних sp-эяектронов (3s2pl для Ai; 3s2 рг для Si и 3sap3 для Р). Сопоставление экспериментальных данных о структуре и магнитных свойствах: неупорядоченных сплавов Fe-P с имеющимися подобными результатами для сплавов Fe-Al и Fe-Si позволило бы качественно понять влияние типа и концентрации металлоида, а также локального атомного строения на формирование в них этих свойств. Между тем, имеющиеся в опубликованной литературе на момент начала выполнения настоящей, работы сведения о сплавах Fe-P относились, главным образом, либо к неупорядоченным низкоконцентрированным tt-Fe-P ОЦК твердым растворам, реализующимся в узком концентрационном интервале, составляющем менее S ат. йР/либо к аморфным сплавам, содержащим от 14 до 25 ат.йР. Информация о неупорядоченных Fe-P сплавах с концентрациями от S до 14 ат.ЯР и выше .25 ат.^Р отсутствовала, что не давало возможности составить целостную картину, отражающую зависимость их магнитных свойств от содержания фосфора, и установить взаимосвязь этих свойств с локальной атомной структурой.
Основной целью данной работы являлось изучение бинарных неупорядоченных сплавов системы железо-фосфор в широком диапазоне изменения количественного соотношения сплавляемых компонентов и описание их магнитных свойств с единых позиций во всей концентрационной области существования \ в них кооперативного магнетизма. При этом решались следующие' задачи:
-
Получение неупорядоченных сплавов Те _ Р во всей концентрационной области существования кооперативных магнитных явлений с помощью метода электрохимического осаждения.
-
Проведение комплексных исследований макроструктуры и магнитных свойств неупорядоченных сплавов Fe Р .
-
Проведение мессбауэровских исследований ближайшего «крушения атомоь Fe и получение информации о средних и локальных
параметрах сверхтонких взаимодействий.
4. Описание поведения концентрационных зависимостей среднего сверхтонкого магнитного поля и среднего магнитного момента на Fe атсм в неупорядоченное Fe . Р сплавах с помощью феноменологической модели в рашеах единого подхода.
Исследования проводились с использованием методов мессбауэровской спектроскопии, рентгеновской дифракции к ыагимтных измерений.
Работа выполнена в Физико-техническом институте УрО РАН в соответствии с'планами научно-исследовательских padoT по теме 1.3.2.12. "Исследование локальной атомной структуры, сверхтонких взаимодействий и физических свойств неравновесных состояний в сплавах железа" Но Госрегистрации 01910012637.
Научная новизна работы заключается ь следующем:'
-
Впервые с помощью электрохимического осаздения получены образцы бинарных неупорядоченных сплавов Fe Р с содержанием фосфора более 23 ат. %.
-
На основе рентгеновского дифракционного исследования структурного состояния - построена неравновесная фазовая диаграмма бинарных сплавов системы железо-фосфор при комнатной температуре в,широкой облает;:,концентраций.
-
Установлено критическое содержание фосфора, при котором ь неупорядоченных сплавах Fe Р исчезает., кооперативный магнетизм.
4. С помощью мессбауэровской спектроскопии получена инфор-
.нация о характеристиках . блигайшего окружения атомов Fe и
локальных параметрах сверхтонкого взаимодействия во всей области существования кооперативных магнитных явлений в неупооядоченных сплавах Fe Р .
5. В рашеах единой модели предложено непротиворечивое опи
сание поведения концентрационных зависимостей среднего сверх
тонкого цагнитного поля на ядре атома Fe НСх) и среднего
магнитного иомен-га на атом Fe га Сх) через характеристики
локального атомного окружения..
Практическая ценность работы. Измеренные фундаментальные характеристики Fe-P сплавов, прежде всего, представляет интерес для теоретических исследований неупорядоченных . систем типа
5,
переходный металл-ыеталлокд. Кроме того, полученные результаты могут Сыть использованы для прогнозирования структурно-фазового состояния и свойств сплавов кел'йзо-фосфор,. а такяе других ашогокашюнентных неупорядоченных систеы на их основе. Апробация работы и публикации; Результата работы докладывались к обсуждались на двух Международных конференциях по применении эффекта Мессбаузра (ІСАМЕ'89, Будапешт, Ї939; ICAME'Sl, Нанкин, 19913; двух Всесоюзных и одном Международном совещаниях по ядерно-спектроскопическим исследованиям сверхтонких взаимодействий САлма-Ата, 19S9; Укгород, 1991; Дубна, 19933; Всесоюзной конференции по прикладной мессбауэровской спектроскопии (Казань, 1990); Всесоюзном симпозиуме по физике аморфных магнетиков (Красноярск, 1989); Уральской научно-технической конференции по применении мессбаузровской спектроскопии в материаловедении (Ижевск, 1969).
Основное содержание диссертации опубликовано в 7 научных работах.
Структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Содержание диссертации изложено на і07 страницах машинописного текста, включая SO рисунков и библиографический список из 83 названий.
