Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
/ — нелегированные алмазы; 2 — алмазы, легированные бором; 3 — сплав Ni-Mn, легированный бором.
/о и / — соответственно намагниченность до и после термообработки
ромагнитный элемент Ni, то в любом случае должно было бы наблюдаться восстановление магнитных свойств кристаллов независимо от тех изменений, которые претерпевает ферромагнитное соединение до распада.
Отсутствие какой-либо зависимости магнитных свойств от температуры отжига для небольшой группы алмазов не может быть объяснено с точки зрения фазовых превращений во включениях. Это указывает на более сложный характер физико-химических процесов, протекающих во включениях при нагреве, и объясняется особенностями сплавов. Для упорядочивающихся сплавов, к которым относятся и Ni—-Mn соединения, средний магнитный момент на атом сплава с любым состоянием упорядочения можно вычислить по формуле
Іїсп (Pbb) = U — Пь — ггПьРььРьаК (Pbb) h (Phb)1 На +
+ [nb — ZtibPbbh (Pbb)} Рь,
где Рьь, Pba — вероятности окружения атомов сорта b атомами сорта b и а соответственно; пь — концентрация атомов сорта b; Z — координационное число; Xa (Рьь), 1ь (Рьь) — коэффициенты, зависящие от состояния сплава и характеризующие степень не-коллинеарнОсти антипараллельных моментов в парах (а — Ь) и (b — Ь), соответственно; ра и [хь — магнитные моменты атомов сорта а н b соответственно в магнетоках Бора цБ; а и Ni и Mn компоненты соответственно.
На рис. 161,6 сплошной кривой изображена зависимость среднего магнитного момента на атом неупорядоченного Ni—Mn сплава, вычисленного по формуле для ра = 0,6 ць=>=3,2 цБ.
445 Пунктирная прямая соответствует правилу простого смещения, не учитывающему влияние пар (b — b), т. е. антиферромагнитно
взаимодействующих атомов Mn.
Таким образом, на основе положений, развитых в феноменологической теории магнетизма, ,ложно удовлетворительно объяснить экспериментальные результаты по исследованию влияния отжига на магнитные свойства синтетических алмазов, полученных в системе Ni—Mn—графит.
Закалкой алмазов от температуры синтеза во включениях фиксируется не только фазовый состав кристаллизационной среды, ио и локальное распределение компонентов в них. По данным рентгенографического анализа, включения в синтетических алмазах представляют из себя поликристаллические образования, сопряженные с решеткой матрицы. Это вызывает значительные неоднородности в распределении внутренних напряжений по объему Включения. Последнее обстоятельство играет важную роль в формировании магнитных свойств включений, так как нарушения однородности напряжения создают высокий потенциальный барьер для смещения границ доменов при намагничивании материала.
Термообработка при достаточно высокой температуре способствует релаксации напряжений во включения, и, таким образом, позволяет направленно изменять магнитные свойства синтетических алмазов.
Рентгенографические исследования нескольких образцов алмаза, отожженных в интервале температур 870—1070 К, показывают, что при отжиге активизируются процессы упорядочения сплавов во включениях с образованием твердого раствора Ni и Mn. Поскольку процесс упорядочения зависит как от температуры, так и от продолжительности отжига, можно заключить, что увеличение намагниченности после отжига при 990 К обусловлено начальной стадией процесса формирования упорядоченного соединения, и при этом средний магнитный момент на атом сплава возрастает по правилу простого смещения (см. пунктирную линию на рис. 161,6). По мере выравнивания распределения во включении усиливается влияние антиферромагнитной компоненты обменного взаимодействия между атомами Mn и магнитный момент сплава уменьшается (см. сплошную кривую линию на рис. 161,6). Выравниванию распределения марганца во включениях способствует сравнительно высокий коэффициент диффузии атомов Mn в Ni—Mn сплавах. Для бинарных сплавов системы Ni—Mn известно, что в интервале температур 1070—1270 К коэффициент диффузии Mn в 2—3 раза выше, чем Ni, а коэффициент взаимодиффузии экспоненциально возрастает с увеличением атомного содержания Mn в соединении до 35%. Следовательно, экспериментально установленные особенности изменения магнитных свойств Синтетических алмазов, содержащих включения Ni—Мп-соедине-ний, определяются диффузионными процессами в этих сплавах и зависят как от концентрации атомов Mn в сплаве, так и от степени неоднородности исходного состава по объему соединения.
446 Это определяет существенную зависимость магнитных свойств синтетических алмазов и проб сплавов шихты от температурной предыстории исследуемых образцов. Действительно, магнитные моменты сплавов Ni—Mn и Ni—Mn—С, полученных путем плавного снижения температуры, на два порядка меньше по сравнению с магнитными моментами сплавов, полученных при прочих равных условиях, но в закалочном режиме охлаждения.
Смещение максимумов намагниченности образцов сплавов относительно максимумов намагниченности алмазов (см. рис. 161), вероятно, объясняется влиянием алмазной матрицы, окружающей включение, и объемного фактора.
