Межатомные взаимодействия в сплавах ГЦК-Ni-Fe
С. М. Бокоч$^{1,2,3,4}$, В. А. Татаренко$^{2,5}$
$^1$Laboratoire Jean Kuntzmann, UMR 5224 CNRS, Tour IRMA, 51 rue des Mathematiques, B.P. 53, 38041 Grenoble Cedex 9, France
$^2$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^3$Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Hausvogteiplatz 5—7, 10117 Berlin, Germany
$^4$Groupe de Physique des Matériaux, UMR 6634 CNRS, Université de Rouen, Ave. de l’Université, B.P. 12, F-76801 Saint Etienne du Rouvray Cedex, France
$^5$Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, ул. Владимирская, 60, 01033 Киев, Украина
Получена: 20.09.2010; окончательный вариант - 21.11.2010. Скачать: PDF
В рамках приближений самосогласованного (ССП) и среднего самосогласованного (СССП) полей, методов статических концентрационных волн (СКВ) и статики решетки Мацубары—Канзаки—Кривоглаза, на основе современных дифракционных данных о когерентном и диффузном рассеяния излучений в (не)упорядоченных сплавах ГЦК-Ni—Fe в широкой концентрационно-температурной области и по данным независимых магнитных измерений проведена систематическая параметризация и количественный расчет энергий «парных» межатомных взаимодействий различной природы (а именно, «прямых» близкодействующих «электрохимического» и магнитного вкладов, а также косвенного дальнодействующего «деформационного» взаимодействия) с учетом их концентрационной и температурной зависимостей. Недвусмысленно показано, что большинство значений параметров «электрохимических» взаимодействий компонентов, приведенных в специализированной научной литературе, которые были оценены с применением известных «первопринципных» и полуфеноменологических вычислительных методологий, к сожалению, не удовлетворяют общим правилам симметрии энергий «смешения» (в обратном и прямом пространствах) и, следовательно, симметрии экспериментально обнаруженных фаз, атомноупорядоченных по сверхструктурным типам L1$_{2}$-Ni$_{3}$Fe, L1$_{0}$-NiFe или L1$_{2}$-Fe$_{3}$Ni. Во всей температурно-концентрационной области сплавов ГЦК-Ni—Fe энергия «деформационного» взаимодействия является анизотропной, дальнодействующей и квазиосциллирующей функцией расстояния между примесными атомами, растворенными в основном кристалле. Общий «парамагнитный» («электрохимический» + «деформационный») вклад в энергию «смешения» существенно зависит от концентрации атомов Fe, а минимум его фурье-компоненты с волновым вектором $k_\Gamma (0 0 0)$ лежит в инварной области составов сплавов Ni—Fe. Температурная зависимость полной энергии «смешения» в основном обусловлена существенной температурной зависимостью ее магнитной слагающей; поэтому теряет свою расчетную необходимость (да и физическую целесообразность) учет эффектов многочастичных взаимодействий и межатомных корреляций замещения при анализе микроструктуры, развивающейся посредством атомного упорядочения и (или) твердофазного распада сплавов ГЦК-Ni—Fe. Как и ожидалось, оцененные в рамках приближения СССП энергетические параметры «обменных» взаимодействий в первой координационной сфере $J_{NiNi}(r_{I})$ и $J_{NiFe}(r_{I})$ отвечают ферромагнитному характеру взаимодействий между магнитными моментами в парах атомов Ni—Ni и Ni—Fe, а $J_{FeFe}(r_{I})$ – антиферромагнитному характеру взаимодействия между магнитными моментами в парах атомов Fe—Fe.
Ключевые слова: сплавы Ni—Fe, межатомные взаимодействия, статистическая термодинамика, преобразование порядок—беспорядок, магнитные переходы, диффузное рассеяние.
PACS: 61.50.Ah, 61.50.Lt, 61.72.Bb, 64.60.Cn, 75.30.Et, 75.50.Bb, 81.30.Hd
Citation: S. M. Bokoch and V. A. Tatarenko, Interatomic Interactions in F.C.C.-Ni–Fe Alloys, Usp. Fiz. Met., 11, No. 4: 413—460 (2010), doi: 10.15407/ufm.11.04.413