Первопринципные расчеты ближнего порядка и структурного состояния в ОЦК сплавах железа с 3p- и 4p-элементами

• Автор: Петрик, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 129 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1.МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА И БЛИЖНИЙ ПОРЯДОК В СПЛАВАХ FE-X

1.1 Взаимосвязь магнитного и структурного состояния в железе и

ЕГО СПЛАВАХ

1.2 Роль СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ В ФОРМИРОВАНИИ МАГНИТНЫХ

свойств сплавов Fe-X

1.3 Термодинамика магнитоупорядоченных сплавов

1.3 Л Энергия бинарного твердого раствора

1.3.2 Ближний порядок

1.3.3 Взаимное влияние магнитного и атомного упорядочений
ГЛАВА 2.МЕТОДИКА РАСЧЕТА
2.1 Теория функционала электронной плотности
2.2 Приближение локальной плотности (LDA)
2.3 Учет магнитного состояния системы в рамках DFT
2.4 Метод псевдопотенциала
2.5 Метод SIESTA
2.5.1 Псевдонотенциал Труллера-Мартинса
2.5.2 Базисный набор
2.5.3 Параметры расчетов
ГЛАВА 3.ЛОКАЛЬНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ СПЛАВАХ FE-X (X=AL,SI,GA,GE)
3.1 Локальные деформации вблизи изолированного атома примеси в сплавах Fe-X (X=Al,Si,Ga,Ge)
3.2 Особенности электронной структуры сплавов Fe-X (X=Al,Si,Ga,Ge)
3.3 Локальные деформации вблизи пары примесей вторых соседей в сплавах Fe-X (X=Al,Si,Ga,Ge)
3.4 Роль ТЕТРАГОНАЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ В ОРИЕНТАЦИИ ПАР ПРИМЕСЕЙ
под внешней нагрузкой
3.5 Выводы
ГЛАВА 4.ВЛИЯПИЕ МАГНЕТИЗМА НА ЭНЕРГИЮ РАСТВОРЕНИЯ 3P(AL,SI) И 4P(GA,GE) ЭЛЕМЕНТОВ В ЖЕЛЕЗЕ
4.1 Методика расчета сплавов Fe в парамагнитном состоянии
4.2 Локальные деформации в FM и РМ состояниях
4.3 Энергии растворения в FM и РМ состояниях
4.4 Влияние локальных флуктуаций намагниченности на энергию растворения примеси X в сплавах Fe-X (X=Al,Si,Ga,Ge)
4.5 Выводы

ГЛАВА 5.РОЛЬ МАГНЕТИЗМА В ФОРМИРОВАНИИ БЛИЖНЕГО ПОРЯДКА В СПЛАВЕ БЕ-ОА
5.1 Эффективные энергии взаимодействия в ЕМ и РМ состояниях.
5.2 Монте-Карло моделирование ближнего порядка при различных
ТЕМПЕРАТУРАХ И КОНЦЕНТРАЦИЯХ В СПЛАВЕ БЕ-ОА
5.2Л Метод Монте-Карло моделирования
5.2.2 Ближний порядок при концентрации 8% - 18%
5.2.3 Ближний порядок при концентрации 25% - 30%
5.3 ФОРМИРОВАНИЕ БЛИЖНЕГО ПОРЯДКА И МАГНИТОСТРИКЦИЯ В СПЛАВЕ
БЕ-вА
5.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы диссертации
Структурное состояние материалов является важным фактором определяющим их физические и механические свойства. Поэтому одной из основных задач современного материаловедения является определение механизмов формирования структурного состояния вещества в зависимости от состава и режимов термообработки. Традиционные подходы, базирующиеся на принципах термодинамики, ограничены рассмотрением равновесных фаз, оставляя в стороне вопросы, касающиеся мстастабилышх структурных состояний и формирования ближнего порядка. Для описания таких состояний необходим последовательный микроскопический подход, учитывающий особенности электронной структуры и межатомных взаимодействий.
Сплавы замещения Бе-Х (Х=А1, Бц Оа, вс) на основе ОЦК-Бе, исследуемые в данной работе, вызывают значительный интерес в связи с их необычными магнитными свойствами. Магнитомягкие материалы на основе Ре-(Х=8цА1) находят широкое применение в электротехнике благодаря высоким значениям магнитной проницаемости и намагниченности насыщения. Их магнитные свойства значительно улучшаются в результате термообработки в постоянном магнитном поле или под механической нагрузкой, приводящей к усилению магнитной анизотропии [1,2,3] (наведенная магнитная анизотропия). Не так давно было обнаружено, что в сплавах Рс-Х (Х=А1,С1а,Сс) легирование сопровождается значительным увеличением величины магнитострикции [см. обзор 4] относительно чистого железа. Согласно существующим представлениям, важную роль в формировании магнитных свойств в этих сплавах играет наличие определенного типа ближнего порядка [5,6]. Имеющиеся экспериментальные данные не дают ясного понимания структурного состояния этих сплавов в зависимости от концентрации и

Отметим, что формула (1.27) предполагает справедливость модели ферромагнетизма Г ейзенберга, которая, как известно, не вполне справедлива для переходных металлов, и в частности для Бе. Более последовательный способ учета влияния магнетизма на межатомные взаимодействия требует расчета потенциалов взаимодействия для различных магнитных состояний, что и будет проделано в данной работе.
Таким образом, вследствие противоречия экспериментальных данных с имеющимися теоретическими представлениями, вопрос о влиянии БП на величину магнитострикции в сплаве Бе-ва остается открытым. Методы, использовавшиеся для расчета потенциалов взаимодействия и энергий растворения в работе [5] для Г’е-Бь не учитывают релаксации. Учет вклада релаксаций в эти энергии, а также локальные деформации, вызванные примесями замещения, необходимы для более полного объяснения магнитоупругих явлений в сплавах Бе-Х.