Struktura i właściwości magnetyczne - Instytut Fizyki PAN

z przedstawionym powyŜej diagramem magnetycznym, otrzymane w ten sposób stopy
α–Fe 100-x Cr x zawierające x ≤ 70 at.% Cr - wykazywały właściwości ferromagnetyczne
w temperaturze pokojowej, a stopy o zawartości chromu x ≥ 74 at.% – właściwości
paramagnetyczne w temperaturze pokojowej oraz miktomagnetyzm (tj. przypadkowe
zamraŜanie ferromagnetycznych klasterów (momentów atomowych Fe)) w niskich
temperaturach [87 i Ref. tam zawarte].
Jako ciekawostkę warto wspomnieć, Ŝe początkowo (w latach 70 – tych), diagram faz
magnetycznych stopów objętościowych Fe-Cr nie uwzględniał obszaru istnienia fazy szkła
spinowego. Zawierał on natomiast obszar, w którym właściwości ferromagnetyczne tych
stopów pokrywały się z właściwościami antyferromagnetycznymi [104].
W przypadku materiałów objętościowych Fe-Cr zauwaŜono, Ŝe ich średni moment
magnetyczny µ (na atom), uwzględniający wkład od atomów Fe (µ Fe ) oraz od atomów Cr
(µ Cr ) i wynoszący:
µ = ( 1−
x ) µ + xµ
(3.3.17)
Fe
maleje (w przybliŜeniu liniowo) w miarę zwiększania w nich zawartości chromu x [105, 106]
- od µ = 2.174µ B dla x = 2 at.% do µ = 0.548µ B dla x = 70 at.% [106]. Jego nieznaczne
odstępstwo od liniowości zostało wytłumaczone indywidualną zaleŜnością momentu
magnetycznego atomów Ŝelaza µ Fe oraz momentu magnetycznego atomów chromu µ Cr
od zawartości chromu w stopie, co potwierdziły pomiary nieelastycznego rozpraszania
neutronów [107]. Rzeczywiście, wykazały one, Ŝe µ Fe (na atom Fe) początkowo rośnie
z zawartością Cr aŜ do x = 15 at.%, w której wykazuje ,,słabe” maksimum (od 2.24µ B dla
x = 2 at.% do 2.31µ B dla x = 15 at.%); po czym, przy dalszym wzroście koncentracji chromu -
sukcesywnie maleje (do 1.80µ B dla x = 73 at.%). W przypadku atomów chromu
wywnioskowano natomiast, Ŝe µ Cr (na atom Cr) ma znak ujemny i rośnie przy zwiększaniu x,
od –1.16µ B dla x = 2 at.% Cr do 0µ B dla x = 73 at.% Cr [107].
Momenty magnetyczne atomów Fe oraz atomów Cr w stopie Fe-Cr zaleŜą od ich
lokalnego otoczenia, a zatem są one determinowane określonym porządkiem chemicznym
(liczbą atomów Cr w najbliŜszym otoczeniu) oraz magnetycznym. ChociaŜ generalnie
przyjmuje się antyferromagnetyczne sprzęŜenie atomów Fe i Cr [108]–[110], to przykłady
w literaturze świadczą takŜe o innych moŜliwościach sprzęŜenia magnetycznego atomów
w stopach Fe-Cr, takich jak: ferromagnetyczne oddziaływanie atomów Fe-Cr [111] czy teŜ -
antyferromagnetyczne oddziaływanie atomów Fe-Fe [112].
Cr
28