Введение к работе
Актуальность темы. Интерметаллические соединения редкоземельных металлов (R, РЗМ) с Зё-переходными металлами являются уникальными магнитными материалами. Магнито-кристаллическая анизотропия (МКА) железной подрешетки в соединениях R2Fei4B и R2Fe14.,iCoxB сравнима по величине с анизотропией редкоземельной подрешетки. По этой причине в данных соединениях наблюдается разнообразие магнитных структур и спин-переориентационных магнитных фазовых переходов. В интерметаллидах R2Fei4B и R2Fei4-xCoxB реализуются все основные типы МКА: «легкая ось», «плоскость осей легкого намагничивания» и «конус осей легкого намагничивания». Точное определение констант и коэффициентов магнитокристаллической анизотропии необходимо как для проверки адекватности теоретических моделей, так и при рассмотрении прикладных вопросов температурной стабильности характеристик магнитотвердых материалов.
Анализ публикаций, посвященных экспериментальным исследованиям магнитокристаллической анизотропии редкоземельных интерметаллидов, свидетельствует о том, что значения констант МКА во многих случаях существенно отличаются в работах различных авторов. Это обусловлено рядом причин. Определяемые значения констант МКА зависят от максимальных полей, используемых в экспериментах. При измерениях в полях, сопоставимых по величине с собственным размагничивающим полем, образцы могут находиться в многодоменном состоянии. Значительная часть экспериментов выполнена на текстурованных и поликристаллических образцах.
Константы МКА тетрагонального магнетика определяют, как правило, из кривых намагничивания, измеренных в трех основных кристаллографических направлениях: <100>, <110>, <001>. Гораздо реже используется метод вращающих моментов, хотя он может служить источником важной дополнительной информации о МКА.
В связи с этим особую актуальность приобретают исследования на монокристаллических образцах с учетом многодоменного состояния образца. Подобный подход требует серьезных доработок традиционных методик анализа МКА,
Цель работы. Целью данной работы являлось исследование магнитокристаллической анизотропии соединений Nd2Fei4-xCoxB и
іНАД [
о»
Y2Fe14x CoxB в широком интервале температур на монокристаллических образцах.
В связи с этим были поставлены следующие основные задачи:
синтезировать монокристаллы интерметаллических соединений Nd,Fe14^CoxB и Y2Fe14 хСохВ с различной концентрацией кобальта;
разработать методику определения констант и коэффициентов МКА высоких порядков методом вращающих моментов с учетом многодоменного состояния;
исследовать температурные зависимости констант и коэффициентов МКА в интервале температур 77-750 К;
построить магнитные фазовые диаграммы соединений NdPe^COjB и YjFe^COjB с учетом двух коэффициентов МКА;
сопоставить различные способы феноменологического описания магнитокристаллической анизотропии.
Научная новизна. В работе впервые проведены систематические исследования магнитных свойств тетрагональных соединений Nd2Fe14xCoxB и Y2Fe14xCoxB на монокристаллических образцах. Измерены кривые вращающих моментов в интервале температур 77-750 К, определены константы и коэффициенты магнитокристаллической анизотропии. Для соединений Nd2Fe14xCoxB и Y2Fe14 хСохВ построены магнитные фазовые диаграммы с учетом первых двух коэффициентов МКА. Разработана методика получения монокристаллических образцов Nd,Fe14^CoxB и Y2Fe14xCoxB, х=0-6. Предложена схема определения констант и коэффициентов МКА методом кривых вращающих моментов с учетом многодоменного состояния образца.
Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся результаты исследования магнитокристаллической анизотропии и спин-переоринтационных фазовых переходов тетрагональных соединений Nd,Fe14^CoxB и Y2Fe14xCoxB в широком температурном интервале, а также разработанная методика определения констант МКА методом кривых вращающих моментов с учетом влияния многодоменного состояния.
Практическая значимость. Полученные в работе данные об основных фундаментальных константах соединений Nd,Fe14^CoxB, Y2Fe14xCoxB и SroPe^ могут быть использованы для развития теоретических представлений о МКА редкоземельных интерметаллидов и при разработке новых магнитотвердых
материалов. Технология получения монокристаллических образцов на основе интерметаллических соединений типа R-Fe-T-B (Т - Со, Ni) и усовершенствованная методика определения констант МКА для образцов с различными типами анизотропии могут применяться в производственных условиях.
Апробация результатов. Материалы диссертации докладывались на: XVI международной конференции по постоянным магнитам (г. Суздаль, 2003), VIII научной конференции молодых ученых и специалистов (г. Дубна, 2004), XIX международной школе-семинаре «Новые материалы микроэлектроники» (Москва, 2004), международной конференции «Прогресс в магнетизме» EASTMAG-2004 (г. Красноярск, 2004).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано пять печатных работ.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитированной литературы. Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 79 рисунков, 7 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 115 наименований.
