Примесная диффузия никеля-63 в монокристаллическом кремнистом железе в постоянном магнитном поле в области температур магнитного фазового перехода

• Автор: Миронов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 112 с. : ил

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЪЕМНАЯ ДИФФУЗИЯ В ФЕРРОМАГНЕТИКАХ. ДИФФУЗИОННАЯ МАГНИТНАЯ АНОМАЛИЯ

1.1. ’’Диффузионная магнитная аномалия” в ферромагнитных металлах (Бе, Со, N1)

1.1.1. Диффузия по объему вблизи точки Кюри матрицы

1.1.2. Модели диффузионной магнитной аномалии

1.2. Диффузия во внешних силовых полях

1.2.1. Диффузия в присутствии постоянной движущей силы

1.2.2. Влияние постоянного магнитного поля на диффузионные процессы в металлах

1.2.2.1. Экспериментальные данные по влиянию ПМП на диффузию

1.2.2.2. Некоторые возможные механизмы влияния внешнего ПМП на диффузию

1.3. Фазовые переходы в ферромагнитных системах
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Подготовка образцов из монокристаллического кремнистого железа
2.3. Диффузионные отжиги во внешнем постоянном магнитном поле
2.3.1. Установка для отжигов в магнитном поле
2.3.2. Режимы диффузионных отжигов в магнитном поле
2.4. Методы исследования и методики расчета параметров объемной диффузии
2.5. Точность определения коэффициентов диффузии
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
ЗЛ. Температурная зависимость коэффициента диффузии N1 в
монокристаллическом кремнистом железе
3.2. Полевая зависимость коэффициента диффузии 63№ в монокристаллическом кремнистом железе
3.3. Результаты расчета критического индекса
3.4. Влияние магнитного фазового перехода на примесную диффузию
3.5. Механизмы влияния внешнего постоянного магнитного поля на примесную диффузию в области зоны Кюри
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И КРАТКИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение
Различные процессы в твердых телах, связанные с переносом массы, и, в частности, диффузия протекают в физических системах в самых разнообразных условиях! Переоценить значение этих процессов в современной науке и технике практически невозможно. Именно процессами переноса определяется формирование и стабильность структуры и фазового состава, обеспечивающих комплекс физикохимических, механических и прочих свойств твердых тел. Кроме того, диффузия является основой технологии азотирования, цементации, диффузионного хромирования, диффузионной сварки, порошковой металлургии и так далее.
Несмотря на большие успехи, достигнутые в области теории диффузии и ее экспериментального исследования, в настоящее время не существует еще строгой законченной теории диффузии, позволяющей получать параметры диффузии для любых систем. Особенно слабо изученными являются вопросы, связанные с влиянием на диффузию различных факторов, и с диффузией в присутствии внешних воздействий. К настоящему моменту имеется весьма ограниченное число работ, посвященных исследованию влияния магнитных фазовых переходов в диффузионной матрице на диффузионный процесс. Вопросы о влиянии магнитных переходов на диффузию в присутствии внешнего воздействия освещены в научной литературе еще менее скудно. Одним из путей создания полной теории диффузии в присутствии внешних воздействий, по-прежнему, является накопление необходимых экспериментальных данных, поскольку исследование диффузии в ферромагнетике в присутствии внешнего магнитного поля дает информацию о степени влиянии обменного взаимодействия, величине и природе атомных магнитных моментов, величине эффективных полей в ферромагнетике. Кроме того, задача описания поведения примесного атома в решетке растворителя в условиях внешнего воздействия является фундаментальной задачей физики твердого тела. Экспериментальные данные дают представление о характере и степени влияния магнитного поля на распределение концентраций различных диффузантов в ферромагнитной матрице, что позволяет делать предположения о его возможных физических механизмах. Однако, число таких механизмов, действующих одновременно, может оказаться весьма значительным. Проявление нескольких механизмов в различных областях напряженностей внешнего постоянного

Согласно магнито-концентрационному механизму, магнитная примесь диффундируя в образце, создает в нем градиент концентрации, и следовательно пропорциональный ему градиент магнитных характеристик, в том числе и градиент эффективного поля внутри ферромагнитной матрицы.
Как показали оценки, при включении внешнего МП диффузия примесных атомов N1 может изменять эффективное поле на порядок. Сила, действующая на атом
В настоящее время не существует законченной теории, позволяющей аналитически связать в'еличину Нэфф с концентрацией примеси, ее магнитным моментом, температурой и напряженностью МП, структурой образца и т. д. Лишь в простейшем случае, в приближении молекулярного поля Вейсса это удается сделать. Можно показать [56- 58], что при Н > Ннас
где Ь- константа Вейсса, £(Т) - безразмерная функция, учитывающая температурную зависимость относительной намагниченности ферромагнетика (0<с,(Т)<1), ртЛ и ргаВ -магнитные моменты атомов примеси и матрицы соответственно, Ив - абсолютная атомная концентрация атомов матрицы.
Оценки, проведенные [57], дают, что при £(Т) ~ 0,5, ртд-ршв * 1 Цб, О.кМ/0 ~ 0,3, а при РшА-ртв ~ 2 цБ, отношение ОэффЛ) может увеличиваться до трех раз. На начальных стадиях отжига, когда градиент концентрации примесных атомов велик, а следовательно, и градиент Нзфф также велик и величина силы Р ~ ЭНзфф/Эг велика не только вследствие Н, но и вследствие ЭНэфф/Эг.
Это приводит к тому, что в начальной области изменения напряженности поля Н, возрастают Н^, ЗН,ф(|/&, а следовательно, и Оге|(Н).
Однако, с дальнейшим ростом Н возрастает магнитное упорядочение ферромагнитной матрицы и начинает доминировать другой механизм влияния ПМП на диффузию - механизм магнитного упорядочения.
Обобщая результаты анализа, можно отметить, что в рамках рассмотренного выше подхода количественные оценки удается провести только, в основном, при экстремальных значениях напряженности: Н=0 и Н=Нтах.
(1.55)