Struktura i właściwości magnetyczne - Instytut Fizyki PAN

W niniejszej pracy doktorskiej pokazano, Ŝe w przypadku cząstek Fe-Cr otrzymanych
metodą naparowywania gazowego, faza σ-FeCr jest kinetycznie uprzywilejowana
dla zawartości chromu: x = 47.68 – 60.40 at.% Cr (choć jako faza mniejszościowa występuje
dla znacznie szerszego zakresu zawartości chromu). Szczegółowe badania nanocząstek
Fe-Cr (47.68 at.% Cr), w których zawartość fazy σ (~59 vol.%) była największa
(w porównaniu do pozostałych, badanych układów nanocząstek Fe-Cr), pozwoliły stwierdzić,
Ŝe ta faza krystaliczna ma uporządkowanie ferromagnetyczne z temperaturą Curie T C ~ 60 K.
Nawet w niskich temperaturach jej właściwości magnetyczne są bardzo słabe z momentem
~ 0.1 µ B
/ atom Fe. Otrzymane wyniki są cennym źródłem informacji odnośnie
właściwości magnetycznych fazy σ-FeCr, uzupełniając wcześniejsze sporadyczne
i niekompletne dane literaturowe na jej temat.
Faza σ-FeCr odegrała istotną rolę w kształtowaniu właściwości magnetycznych
nanocząstek Fe-Cr(47.68 at. % Cr). Blisko 59 vol.% zawartość fazy σ w próbce okazała się
wystarczająca do tego, by efektywnie rozseparować ferromagnetyczne cząstki
(oraz aglomeraty) fazy α-FeCr i, tym samym, przyczynić się do wystąpienia fluktuacji
superparamagnetycznych momentów magnetycznych cząstek α-FeCr w temperaturach
powyŜej 160 K. Wyniki statycznych pomiarów magnetycznych dowiodły jednak, Ŝe nawet
w temperaturze pokojowej nie wszystkie cząstki α-FeCr były w stanie superparamagnetycznym;
część z nich tworzyła aglomeraty i pozostawała sprzęŜona długozasięgowymi
oddziaływaniami dipolowymi, których energia przewyŜszała energię fluktuacji termicznych.
W niniejszej rozprawie doktorskiej przedstawiono i opisano proces transformacji
fazowej σ → α, przebadany szczegółowo w cząstkach Fe-Cr (47.68 at.% Cr). Transformację
fazy σ → α przeprowadzono zarówno w procesie wygrzewania dynamicznego cząstek
(w piecu VSM), jak równieŜ wygrzewania statycznego w temperaturze 700 K przez
1.5 godziny w warunkach wysokiej próŜni. Wyniki pomiarów kalorymetrycznych
w powiązaniu z temperaturowymi zaleŜnościami magnetyzacji M(T) uzyskanymi
dla nanocząstek w procesie grzania i chłodzenia (300 → 710 → 300 K) pokazały,
Ŝe transformacja fazy σ-FeCr do fazy α-FeCr rozpoczyna się w temperaturze około 550 K.
Warto podkreślić, Ŝe wygrzewanie dynamiczne w piecu oraz statyczne wygrzewanie
w ampułce kwarcowej - nie są w pełni równowaŜne. RóŜnice na poziomie strukturalnym
próbek po procesie transformacji fazowej σ → α w kaŜdej z tych dwóch metod, są przyczyną
ich róŜnych właściwości magnetycznych, uwidaczniających się zwłaszcza w niskich
temperaturach (< 100 K).
128