Сплавы Fe–Ni при высоких давлениях и температурах: статистическая термодинамика и кинетика атомного порядка типа L12 или D019
Т. М. Радченко, В. А. Татаренко
Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
Получена: 04.03.2008. Скачать: PDF
Дан обзор кристаллических структур сплавов Fe–Ni в экстремальных условиях (в частности, типа состояния внутри ядра Земли) — высоких давлении $p$ и температуре $T$. Проанализированы роль магнитных эффектов при атомном упорядочении, взаимное влияние атомного и магнитного порядков, а также влияние давления на магнитные свойства сплавов Fe–Ni: температуру Кюри $T_{C}$, фазовый переход ферромагнетик–антиферромагнетик, инварный эффект. С использованием приближения самосогласованного поля рассмотрены статистико-термодинамическая модель ГЦК-сплавов замещения с обоими магнитными компонентами (в рамках которой определены энергетические параметры их обменных взаимодействий и энергии «смешения»), а также модели кинетики релаксации ближнего и дальнего порядков пермаллоя (при нулевом $p$). Внешнее давление в статистико-термодинамической и кинетической моделях упорядочения по типу $L1_{2}$ или $D0_{19}$ учтено для двух случаев: когда зависимость объёма сплава $V$ от параметра дальнего порядка $\eta$ и состава является слабой либо существенной, т.е. когда ею можно или же нельзя пренебречь соответственно. Если $V$ слабо зависит от $\eta$ и состава, то $p$ не влияет на скачок $\Delta\eta|_{T_{K}}$; давление лишь смещает точку фазового превращения порядок–беспорядок $T_{K}$ в сторону высоких или низких значений $T$, в зависимости от знаков параметров, входящих в модель. Зависимости $T_{K}(p)$, $\eta(p)$ могут быть немонотонными, т.е. возможно появление двух разных точек фазовых превращений порядок–беспорядок. Если $V$ существеннозависитотηисостава,то $\Delta\eta|_{T_{K}}$ не является постоянным, увеличиваясь или уменьшаясь с повышением $p$. Зависимость $T_{K}(p)$ является почти линейной либо нелинейной при низких или высоких значениях $p$ соответственно. Давление может способствовать атомному упорядочению или «подавлять» его, изменять род фазового перехода и симметрию кристаллической решётки сплава в связи с превращением её из тетрагональной в ромбоэдрическую структуру. Обсуждены данные экспериментов, касающиеся характеристик (микро)неоднородного строения инвара Fe–Ni, и обозначены возможные теоретические подходы для объяснения их противоречивости.
Ключевые слова: сплавы Fe–Ni, фазовое превращение порядок–беспорядок, влияние давления на упорядочение атомов, кинетика релаксации порядка, магнитное взаимодействие атомов замещения, неоднородность инвара, структура и свойства ядра Земли.
PACS: 61.50.Ks, 62.50.-p, 64.60.Cn, 75.50.Bb, 81.30.-t, 91.35.-x, 91.67.gb
Citation: T. M. Radchenko and V. A. Tatarenko, Fe–Ni Alloys at High Pressures and Temperatures: Statistical Thermodynamics and Kinetics of the L12 or D019 Atomic Order, Usp. Fiz. Met., 9, No. 1: 1–170 (2008) (in Ukrainian); https://doi.org/10.15407/ufm.09.01.001