Магнитные свойства ГЦК-железоникелевых сплавов при конечных температурах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Для разупорядоченного ГЦК-сплава FexNi1–x исследуется зависимость температуры Кюри, спиновых флуктуаций, среднего и локального магнитных моментов от концентрации x. Показано, как зависимость среднего и локального магнитных моментов от концентрации меняется с температурой. Проблема рассматривается в перенормированной гауссовой аппроксимации динамической теории спиновых флуктуаций. Численные результаты находятся в хорошем согласии с экспериментом.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. Б. Мельников

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: melnikov@cs.msu.ru
Россия, Ленинские горы, Москва, 119991

Б. И. Резер

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Email: melnikov@cs.msu.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Список литературы

  1. Ebert H., Mankovsky S., Wimmer S. “Electronic structure: Metals and insulators” in Handbook of Magnetism and Magnetic Materials (Coey M. and Parkin S., eds.) Berlin: Springer, 2021. P. 1–73.
  2. Sharma M.K., Kumar A., Kumari K., Yadav N., Vij A., Koo B.H. Coexisting magnetic interaction, critical behavior and magnetocaloric effect at high temperature in Fe50Ni50 soft ferromagnetic alloy // J. Magn. Magn. Mater. 2024. V. 596. P. 171928.
  3. Swartzendruber L.J., Itkin V.P., Alcock C.B. The Fe-Ni (Iron-Nickel) System // J. Phase Equilibria, 1991. V. 12. P. 288–312.
  4. Xiong W., Zhang H., Vitos L., Selleby M. Magnetic phase diagram of the Fe–Ni system // Acta Mater. 2011. V. 59. P. 521–530.
  5. Kakehashi Y. Modern theory of magnetism in metals and alloys. Berlin: Springer, 2012.
  6. Poteryaev A.I., Skorikov N.A., Anisimov V.I., Korotin M.A. Magnetic properties of Fe1–xNix alloy from CPA+DMFT perspectives // Phys. Rev. B. 2016. V. 93. P. 205135.
  7. Crisan V., Entel P., Ebert H., Akai H., Johnson D.D., Staunton J.B. Magnetochemical origin for Invar anomalies in iron-nickel alloys // Phys. Rev. B. 2002. V. 66. P. 014416.
  8. Ruban A.V., Khmelevskyi S., Mohn P., Johansson B. Magnetic state, magnetovolume effects, and atomic order in Fe65Ni35 Invar alloy: A first principles study // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. P. 014420.
  9. Takahashi C., Ogura M., Akai H. First-principles calculation of the Curie temperature Slater–Pauling curve // J. Phys.: Condens. Matter. 2007. V. 19. N 36. P. 365233.
  10. Kudrnovský J., Drchal V., Bruno P. Magnetic properties of fcc Ni-based transition metal alloys // Phys. Rev. B. 2008. V. 77. P. 224422.
  11. Ruban A.V. First-principles modeling of the Invar effect in Fe65Ni35 by the spin-wave method // Phys. Rev. B. 2017. V. 95. P. 174432.
  12. Melnikov N., Reser B. Dynamic Spin Fluctuation Theory of Metallic Magnetism. Berlin: Springer, 2018.
  13. Reser B.I. Temperature dependence of magnetic properties of a disordered Fe0.65Ni0.35 // Phys. Met. Metallogr. 2007. V. 103. P. 373–379.
  14. Melnikov N.B., Reser B.I., Grebennikov V.I. Extended dynamic spin-fluctuation theory of metallic magnetism // J. Phys.: Condens. Matter. 2011. V. 23. P. 276003.
  15. Paradezhenko G.V., Yudin D., Pervishko A.A. Random iron-nickel alloys: From first principles to dynamic spin fluctuation theory // Phys. Rev. B. 2021. V. 104. P. 245102.
  16. Melnikov N.B., Gulenko A.S., Reser B.I. Relation between magnetism and electronic structure of 3d-metal alloys in the Stoner theory and in the DSFT // Phys. Met. Metallogr. 2024. V. 125. N 1. P. 49–55.
  17. Paradezhenko G.V., Melnikov N.B., Reser B.I. Numerical continuation method for nonlinear system of scalar and functional equations // Comp. Math. Math. Phys. 2020. V. 60. P. 404–410.
  18. Reser B.I., Paradezhenko G.V., Melnikov N.B. Program suite MAGPROP 2.0. / Russian Federal Service for Intellectual Property (ROSPATENT), 2018.
  19. Bozorth R.M. Ferromagnetism. New York/Piscataway, NJ: Wiley-IEEE, 2nd ed. 1993.
  20. Ayuela A., March N.H. The magnetic moments and their long-range ordering for Fe atoms in a wide variety of metallic environments // Int. J. Quantum Chem. 2010. V. 110. P. 2725–2733.
  21. Slater J.C. Quantum Theory of Molecules and Solids, Vol. 4: The Self-Consistent Field for Molecules and Solids. New York: McGraw-Hill, 1974.
  22. Reser B.I., Rosenfeld E.V., Shipitsyn E.V. Spin correlators in the one-electron approximation applied to bcc iron // Phys. Met. Metallogr. 1990. V. 69. N 6. P. 48–57.
  23. White R.M. Quantum Theory of Magnetism. Berlin: Springer, 3rd ed. 2007.
  24. Minár J., Mankovsky S., Sipr O., Benea D., Ebert H. Correlation effects in fcc-FexNi1–x alloys investigated by means of the KKR-CPA // J. Phys.: Condens. Matter. 2014. V. 26. P. 274206.
  25. Crangle J., Hallam G.C. The magnetism of face-centered cubic and body-centered cubic iron-nickel alloys // Proc. R. Soc. Lond. A. 1963. V. 272. P. 119–132.
  26. Wijn H.P.J., ed. Magnetic Properties of Metals. 3d, 4d and 5d Elements, Alloys and Compounds. Landolt-Börnstein New Series. V. III/19a. Berlin: Springer, 1986.
  27. Kakehashi Y. Theory of the Invar effect in FeNi alloy // J. Phys. Soc. Jpn. 1981. V. 50. N 7. P. 2236–2245.
  28. Kakehashi Y. Systematic variations of magnetic properties in 3d transition metal alloys // Prog. Theor. Phys. Suppl. 1990. V. 101. P. 105–117.
  29. Shiga M., Yamamoto M. Magnetism and phase stability of fcc Fe-Co alloys precipitated in a Cu matrix // J. Phys.: Condens. Matter. 2001. V. 13. N 29. P. 6359.
  30. Glaubitz B., Buschhorn S., Brüssing F., Abrudan R., Zabel H. Development of magnetic moments in Fe1–xNix alloys // J. Phys.: Condens. Matter. 2011. V. 23. N 25. P. 254210.
  31. Melnikov N.B., Reser B.I., Paradezhenko G.V. Short-range order in metals above the Curie temperature // AIP Advances. 2018. V. 8. P. 101402.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кривая Слэтера–Полинга для сплавов Fe, Co и Ni. Экспериментальные значения взяты из [19], кроме ГЦК-сплавов Fe–Co [20] и Fe–Ni [4]. Значения mz при T = 0, использованные в расчетах ДТСФ-ПГА, обозначены звездочками.

Скачать (76KB)
Метаданные
3. Рис. 2. ПЭС d-электронов разупорядоченного ГЦК-сплава FexNi1–x при 0.1 ≤ x ≤ 0.6, сглаженная с помощью свертки с функцией Лоренца полуширины Г = 0.001 W. Вертикальной чертой обозначен уровень Ферми εF.

Скачать (119KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Магнитный момент (расчет —, эксперимент • • • [25]), среднеквадратичные флуктуации  (— • • —) и (— — —) в единицах квадрата среднего поля  при T = 0, локальный магнитный момент (• • • •) и обратная парамагнитная восприимчивость χ–1 (— • —) в единицах  разупорядоченного ГЦК-сплава FexNi1–x при концентрациях железа 0.1 ≤ x ≤ 0.6, рассчитанные в ДТСФ-ПГА как функции относительной температуры .

Скачать (404KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость температуры Кюри TC для разупорядоченного ГЦК-сплава FexNi1–x от концентрации никеля 1 − x при 0.1 ≤ x ≤ 0.6, рассчитанная в динамической нелокальной теории ДТСФ-ПГА, в одноузельных теориях: статическом приближении ПКП [27] и динамическом приближении ПКП+ДТСП [6] — и в эксперименте [3, 26].

Скачать (89KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость температуры Кюри TC от среднего числа электронов на атом для сплавов Fe, Co и Ni. Экспериментальные значения взяты из [26], кроме ГЦК-сплавов Fe–Co [29] и Fe–Ni [4]. Значения TC, рассчитанные в ДТСФ-ПГА, обозначены звездочками.

Скачать (94KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость среднего магнитного момента mz для разупорядоченного ГЦК-сплава FexNi1–x от концентрации никеля 1 − x при 0.1 ≤ x ≤ 0.6, рассчитанная в ДТСФ-ПГА при различных температурах.

Скачать (95KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость локального магнитного момента mL для разупорядоченного ГЦК-сплава FexNi1–x от концентрации никеля 1 − x при 0.1 ≤ x ≤ 0.6, рассчитанная в ДТСФ-ПГА при различных температурах. На врезке более крупно показаны значения при концентрациях никеля 1 − x = 0.7 и 1 − x = 0.8.

Скачать (110KB)
Метаданные


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».