Мартенситна фаза типу α″-Fe16N2 нестехіометричного складу: нинішній стан досліджень і мікроскопічний статистично-термодинамічний модель
Т. М. Радченко, О. С. Гаценко, В. В. Лізунов, В. А. Татаренко
Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
Отримано 17.11.2020; остаточний варіант — 07.12.2020 Завантажити PDF
Анотація
Оглянуто та проаналізовано літературні (експериментальні та теоретичні) дані стосовно тетрагонального мартенситу з леґувальними елементами втілення–заміщення та вакансіями. Особливу увагу приділено вивченню мартенситної фази типу α″-Fe16N2 з унікальними та перспективними магнетними властивостями як альтернативи рідкісноземельним інтерметалідам і пермендюру на світовому ринку виробництва постійних магнетів. Охоплено період від часу відкриття її до нинішнього стану досліджень. Розвинуто статистично-термодинамічний модель «гібридного» твердого розчину втілення–заміщення на основі кристалічної ОЦТ-ґратниці, де леґувальні неметалеві компоненти (домішкові атоми) можуть займати як міжвузля, так і вакантні вузли ОЦК(Т)-ґратниці металу. Враховано дискретну (атомарно-кристалічну) будову ґратниці, анізотропію пружности, а також «блокувальні» та деформаційні (у тому числі «розмірні) ефекти у міжатомових взаємодіях. Модель адаптовано до максимально впорядкованої за типом α″-Fe16N2 нестехіометричної фази мартенситу Fe–N з атомами Нітроґену в октаедричних міжвузлях і на вузлах ОЦТ-заліза вище його температури Кюрі. Наголошено на важливості адекватного набору (залежних від температури та концентрації) наявних (у літературі) мікроскопічних енергетичних параметрів взаємодій атомів і вакансій. З’ясовано особливості змінення, а саме, немонотонного зменшення, за підвищення температури відносної концентрації атомів N в октаедричних міжвузлях ОЦТ-Fe, а тому й (корельованого з цією концентрацією) ступеня його тетрагональности. У широкому діяпазоні змінення загального вмісту втілених атомів N продемонстровано співвідношення рівноважної концентрації залишкових вузлових вакансій із концентрацією термічно активованих вакансій бездомішкового ОЦК-Fe за фіксованої температури.
Ключові слова: фаза α″-Fe16N2, мартенсит Fe–N, твердий розчин втілення–заміщення, тетрагональність, вакансії, упорядкування атомів, нерідкісноземельні магнетні матеріяли, постійні магнети.
Citation: T. M. Radchenko, O. S. Gatsenko, V. V. Lizunov, and V. A. Tatarenko, Martensitic α″-Fe16N2-Type Phase of Non-Stoichiometric Composition: Current Status of Research and Microscopic Statistical-Thermodynamic Model, Progress in Physics of Metals, 21, No. 4: 580–618 (2020); doi: 10.15407/ufm.21.04.580