Фазовые диаграммы, магнитные, магнитокалорические и магнитомеханические свойства сплавов Гейслера

• Автор: Таскаев, Сергей Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 304 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I
ГЛАВА II
ГЛАВА III
ГЛАВА IV

Фазовые диаграммы кубического ферромагнетика при

упругих напряжениях вдоль осей [001], [110] и [111]

1.1. Фазовые диаграммы кубического ферромагнетика при упругом напряжения вдоль оси [111].

1.2. Фазовые диаграммы кубического ферромагнетика с

эффектом памяти формы при упругом напряжения вдоль оси [001].
1.3. Фазовые диаграммы кубического ферромагнетика с
эффектом памяти формы при упругом напряжения вдоль оси [110].
Фазовые диаграммы кубического ферромагнетика с
эффектом памяти формы при учете модуляции
кристаллической решетки, внешнего магнитного поля и инверсии обменного взаимодействия
2.1. Фазовые диаграммы сплавов Гейслера при учете
модуляции кристаллической решетки и внешнего магнитного поля.
2.2. Фазовые диаграммы сплавов Гейслера при учете
инверсии обменного взаимодействия.
Статистические модели для исследования магнитных и
магнитокалорических свойств сплавов Гейслера
3.1. Статистические модели для исследования магнитных и магнитокалорических свойств сплавов Гейслера №-Мп-Оа в области связанного магнитоструктурного перехода.
3.2. Статистические модели для исследования магнитных и магнитокалорических свойств сплавов Гейслера М-Мп-Х (X= 1п, 8п, БЬ) с инверсией обменного взаимодействия.
Кинетическая и молекулярно-полевая модель для
исследования магнитных и магнитомеханических свойств сплавов Гейслера
4.1. Модель для описания кинетических и релаксационных

процессов в сплавах Гейслера при воздействии внешних упругого напряжения и магнитного поля.
4.2. Кинетическая и молекулярно-полевая модель для расчета
магнитокалорических и магнитомеханических свойств
сплавов Гейслера.
ГЛАВА V Экспериментальные исследования магнитокалорического
эффекта в сплавах Гейслера
5.1. Экспериментальные установки по измерению
магнитокалорического эффекта прямым методом и
низкополевой намагниченности. Методики измерений.
5.2. Результаты измерения низкополевой намагниченности и
магнитокалорического эффекта в сплавах Гейслера
М-Мп-Х-(Со) (Х-Са, 1п).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
К началу XXI века в различных разделах физики твердого тела был сделан ряд ярких открытий, которые с одной стороны существенно расширили представления о возможной величине физических эффектов, но с другой показали ограниченность устоявшихся теоретических представлений, привлекаемых для их объяснения и предсказания, и таким образом поставили фундаментальные проблемы первостепенной важности. Среди таких эффектов, например, открытие высокотемпературной сверхпроводимости в керамиках оксидов купратов и эффекта гигантского магнитосопротивления в манганитах. Только с 2000 г. в области физики конденсированного состояния было получено 12 Нобелевских премий: 2000 г. «За разработки в полупроводниковой технике» (Жорес Алфёров, Герберт Крёмер); 2001 г. «За достижения в изучении процессов конденсации Бозе-Эйнштейна в среде разряженных газов и за начальные фундаментальные исследования характеристик конденсатов» (Эрик Корнелл, Вольфганг Кетгерле, Карл Виман); 2003 г. «За создание теории сверхпроводимости второго рода и теории сверхтекучести жидкого гелия-3» (Алексей Абрикосов, Виталий Гинзбург, Энтони Леггетт); 2007 г. «За открытие эффекта гигантского магнетосопротивления» (Альбер Фер, Петер Грюнберг); 2010 г. «За основополагающие эксперименты с двумерным материалом графеном» (Константин Новосёлов, Андрей Гейм).
К этому же разряду выдающихся открытий можно отнести магнитную силовую микроскопию [1-3], спиновые транзисторы и спинтронику [4-6], метаматериалы [7, 8], интеллигентные материалы [9-16], имеющие большие перспективы практического применения в науке, технике и медицине [16-33], а также явления аномального проявления различных физических свойств магнитоупорядоченных кристаллов в области структурных и магнитных фазовых переходов [34-36]. Все это говорит о, актуальности и востребованности исследований касающихся изучения различных свойств магнитоупорядоченных кристаллов.
Структурные фазовые переходы, как и магнитные фазовые переходы типа «порядок-беспорядок» (точки Нееля и Кюри) исследуются достаточно давно. Чуть позже к этим исследованиям добавился новый класс фазовых переходов (ФП) типа «порядок -порядок» - спин-переориентационные или ориентационные фазовые переходы. Как известно, изменение направления осей легкого намагничивания при внешних воздействиях на магнетик наблюдалось еще в 30-40х годах прошлого века [37-39].
Можно сказать, что начало теории спонтанной спиновой переориентации было положено после того, как Бозортом в 1936 году было показано, что ориентация вектора
(X = In, Sn, Sb). Теоретически исследовано влияние внешнего магнитного поля на температуру связанного метамагнитоструктурного фазового перехода.
• Впервые показано, что учет дополнительного антиферромагнитного взаимодействия в гамильтониане метода Монте-Карло в тетрагональной фазе позволяет описать связанный метамагнитоструктурный переход и всю сложную последовательность фазовых превращений, наблюдаемых экспериментально, в сплавах Ni-Mn-X (X = In, Sn, Sb).
• Впервые с помощью метода Монте-Карло при использовании реальных кристаллических решеток сплавов Гейслера и обменных интегралов, полученных из ab initio расчетов, описаны фазовые переходы в сплавах Ni-Mn-X (Х= Ga, In, Sn, Sb).
• Впервые методом Монте-Карло исследован прямой и обратный МКЭ в сплавах со связанным магнитоструктурным переходом Ni-Mn-X (Х= Ga, In, Sn, Sb).
• Впервые созданы статистические и молекулярно полевые модели, описывающие магнитные, магнитокалорические и магнитомеханические свойства сплавав Гейслера. Показано, что эти модели хорошо описывают фазовый переход первого рода и связанные с ним эффекты.
• С помощью кинетической модели, основанной на решении временного уравнения Гинзбурга-Ландау рассчитаны картины эволюции структурных доменов и релаксационные кривые намагниченности и деформаций в сплавах ЬПгМпОа при различных процессах упорядочения, внешних напряжениях и магнитных полях.
• Впервые измерен магнитокалорический эффект на образцах Ni2.02Mn0.98Ga, Ni2.03Mn0.97Ga, Ni2.04Mno.96Ga, Ni2.07Mn0.93Ga, Ni2.08Mn0.92Ga, Ni2.09Mn0.91Ga,
Ni2.33Mno.67Ga, Ni2.36Mno.64Ga, Ni2.39Mno.6lGa, Ni50.2Mn39 8lnio, №49.4МП41 4Й19.2,
№48МП43.з1П8.7, М45СО5МП36бЬЦзб ПрЯМЫМ МеТОДОМ.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ
• Фазовые диаграммы кубических ферромагнетиков при упругом напряжении вдоль оси [111].
• Фазовые диаграммы кубических ферромагнетиков с эффектом памяти формы при упругих напряжениях вдоль осей [001] и [110].
• Фазовые диаграммы ферромагнитных сплавов Гейслера при учете модуляции кристаллической решетки и внешнего магнитного поля.
• Фазовые диаграммы сплавов Гейслера с инверсией обменного взаимодействия.
• Результаты моделирования фазовых переходов, магнитных и магнитокалорических