Стопи Fe–Ni за високих тисків і температур: статистична термодинаміка та кінетика атомового порядку типу L12 або D019
Т. М. Радченко, В. А. Татаренко
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
Отримана: 04.03.2008. Завантажити: PDF
Оглянуто кристалічні структури стопів Fe–Ni за екстремальних умов (зокрема, типу стану всередині ядра Землі) — високих тиску $p$ і температури $T$. Проаналізовано роль магнетних ефектів у атомовім впорядкуванні, взаємочин атомового й магнетного порядків та вплив тиску на магнетні властивості стопів Fe–Ni: точку Кюрі $T_{C}$, фазовий перехід феромагнетик–антиферомагнетик, інварний ефект. Із застосуванням наближення самоузгодженого поля розглянуто статистично-термодинамічний модель ГЦК-стопів заміщення з обома магнетними компонентами (в рамках якого визначено енергетичні параметри їх обмінних взаємодій та енергії «змішання») і моделі кінетики релаксації близького й далекого порядків пермалою (за нульового $p$). Зовнішній тиск в статистично-термодинамічнім і кінетичнім моделях впорядкування за типом $L1_{2}$ або $D0_{19}$ враховано для двох випадків: коли залежність об’єму стопу $V$ від параметра далекого порядку $\eta$ й складу є слабкою чи то суттєвою, тобто коли нею можна або ж не можна знехтувати відповідно. Якщо $V$ слабко залежить від $\eta$ і складу, то $p$ не впливає на стрибок $\Delta\eta|_{T_{K}}$; тиск лише зсуває точку фазового перетворення лад–безлад $T_{K}$ в бік високих або низьких значень $T$, залежно від знаків параметрів, яких визначено у моделю. Залежності $T_{K}(p)$, $\eta(p)$ можуть бути немонотонними, тобто є можливою поява двох різних точок фазових перетворень лад–безлад. Якщо ж $V$ суттєво залежить від $\eta$ і складу, то $\Delta\eta|_{T_{K}}$ не є сталим: зростає або спадає з підвищенням $p$. Залежність $T_{K}(p)$ є майже лінійною чи то нелінійною за низьких або високих значень $p$ відповідно. Тиск може сприяти атомовому впорядкуванню або ж «пригнічувати» його, змінювати рід фазового перетворення й симетрію кристалічної ґратниці стопу, що пов’язано з перетворенням її з тетрагональної у ромбоедричну структуру. Обговорено дані експериментів щодо характеристик (мікро)неоднорідної будови інвару Fe–Ni та означено можливі теоретичні підходи для пояснення їх суперечности.
Ключові слова: стопи Fe–Ni, фазове перетворення лад–безлад, вплив тиску на впорядкування атомів, кінетика релаксації порядку, магнетна взаємодія атомів заміщення, неоднорідність інвару, структура і властивості ядра Землі.
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