Міжатомові взаємодії у стопах 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
$^2$Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^3$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
$^5$Київський національний університет імені Тараса Шевченка, вул. Володимирська, 60, 01033 Київ, Україна
Отримана: 20.09.2010; остаточний варіант - 21.11.2010. Завантажити: PDF
У рамках наближень самоузгодженого (СУП) та середнього самоузгодженого (ССУП) полів, метод статичних концентраційних хвиль (СКХ) і статики ґратниці Мацубари—Канзакі—Кривоглаза, на основі сучасних дифракційних даних стосовно когерентного та дифузного розсіяння випромінення у (не)впорядкованих стопах ГЦК-Ni—Fe в широкій концентраційно-температурній області, а також за даними незалежних магнетних мірянь виконано систематичну параметризацію та кількісний розрахунок енергій «парних» міжатомових взаємодій різної природи (а саме, «прямих» близькосяжних «електрохемічного» й магнетного внесків, а також непрямої далекосяжної «деформаційної» взаємодії) із врахуванням їх концентраційної і температурної залежностей. Недвозначно показано, що більшість значень параметрів «електрохемічних» взаємодій компонентів, наведених у спеціялізованій науковій літературі, яких було оцінено із застосуванням відомих «першопринципних» та напівфеноменологічних обчислювальних методологій, на жаль, не задовольняють загальним правилам симетрії енергій «змішання» (в оберненому й прямому просторах), а отже й симетрії експериментально спостережуваних фаз, атомовоупорядкованих за надструктурними типами L1$_{2}$-Ni$_{3}$Fe, L1$_{0}$-NiFe або L1$_{2}$-Fe$_{3}$Ni. В усій температурно-концентраційній області стопів ГЦК-Ni—Fe енергія «деформаційної» взаємодії є анізотропною, далекосяжною і квазиосцилівною функцією віддалі між домішковими атомами, розчиненими в основному ГЦК-кристалі. Спільний «парамагнетний» («електрохемічний» + «деформаційний») внесок у енергію «змішання» суттєво залежить від концентрації атомів Fe, а мінімум його Фур’є-компоненти з хвильовим вектором $k_\Gamma (0 0 0)$ лежить в інварному інтервалі складів стопів Ni—Fe. Температурна залежність повної енергії «змішання» в основному обумовлюється суттєвою температурною залежністю її магнетної складової; тому втрачає свою розрахункову необхідність (та й фізичну доцільність) урахування ефектів багаточастинкових взаємодій і міжатомових кореляцій заміщення для аналізи мікроструктури, що розвивається через атомове впорядкування та (або) твердофазний розпад стопів ГЦК-Ni−Fe. Як і очікувалося, оцінені в рамках наближення ССУП енергетичні параметри «обмінних» взаємодій у першій координаційній сфері $J_{NiNi}(r_{I})$ та $J_{NiFe}(r_{I})$ відповідають феромагнетному характеру взаємодій між магнетними моментами у атомових парах Ni—Ni й Ni—Fe, а $J_{FeFe}(r_{I})$ – антиферомагнетному характеру взаємодії між магнетними моментами у атомових парах Fe—Fe.
Ключові слова: стопи Ni—Fe, міжатомові взаємодії, статистична термодинаміка, перетворення лад—безлад, магнетні переходи, дифузне розсіяння.
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