Ферромагнетизм переходных металлов

Изучение причин появлений инварного эффекта всегда было важным вопросом физики твердого тела, но окончательное решение проблемы еще не найдено [124]. Можно лишь теоретически обобщить явления, протекающие в кристаллических аустенитных и аморфных сплавах на основе железа, и то с известной долей произвольности интерпретации. Следует подчеркнуть, что в этих сплавах весьма велика объемная спонтанная намагниченность, что подтверждается расчетами на основе электронной теории. Предлагаются различные модели, однако они не могут дать полностью адекватного объяснения этому эффекту. Такое объяснение появится, вероятно, тогда, когда будет полностью разработана теория ферромагнетизма переходных металлов типа железа. [c.176]

На рис. 10.11 показана зависимость обменного интеграла от отношения межатомного расстояния R к радиусу а недостроенной электронной оболочки. Из рисунка следует, что из переходных металлов группы железа ферромагнетизм может существовать лишь в железе (в а-модификации), кобальте и никеле. -Fe, Мп [c.338]

Такое заключение согласуется и с электронной структурой атомов элементов, обладающих ферромагнетизмом. Так как магнитные моменты заполненных оболочек равны нулю, а внешние валентные электроны обобществляются в металле, то ферромагнетизмом могут обладать лишь переходные элементы, характеризующиеся наличием недостроенных внутренних оболочек. Такими элементами являются переходные металлы группы железа, имеющие недостроенную 3 d-оболочку, и редкоземельные элементы с недостроенной 4 /-оболочкой. Так как, с другой стороны, орбитальные магнитные моменты электронов этих оболочек заморожены и их вклад в магнитные свойства твердых тед весьма мал, то ферромагнетизм элементов этих групп может быть обусловлен только спиновыми магнит- [c.293]

Металлы переходных групп отличаются от простых по своим свойствам. Недостроенная внутренняя электронная с - или /-подгруппа определяет свойства переходных металлов переменную валентность, парамагнетизм, ферромагнетизм некоторых элементов (Ре, N1, Со, Ос1, Ей, Ти, Но), теплоту сублимации, а как следствие этого — высокие температуры плавления. [c.13]

Ферромагнетизм аморфных сплавов обусловлен наличием в них ферромагнитных ё-элементов Ре, N1, Со. Двойные ферромагнитные сплавы можно подразделить на следующие группы а) сплавы ферромагнитных элементов с переходными металлами (Ре-Аи, o-Zr, Ы1-Р1 и др.) б) сплавы ферромагнитных металлов с неметаллами (Ре-С, Со-В, К1-Р и др.) в) сплавы ферромагнитных переходных металлов с редкоземельными элементами (Ре-ТЬ, Со-8т, N -N(1 и др.). Кроме двойных, разработано большое количество многокомпонентных аморфных ферромагнитных материалов. В аморфных сплавах носителями магнетизма являются атомы ферромагнитных металлов, а атомы, стабилизирующие аморфное состояние, являются немагнитными. [c.301]

В 21.1 уже говорилось о том, что магнитные примеси разрушают сверхпроводимость. Еще хуже обстоит дело в том случае, если имеется ферромагнитное упорядочение. При этом число электронов с разной ориентацией спина различно, а значит, различны и соответствующие ферми>поверхности. Если ферромагнетизм сильный, т. е. температура Кюри порядка сотен градусов, как это имеет место у обычных ферромагнетиков на базе переходных металлов, то сверхпроводимость невозможна. [c.436]

Сплавы, содержащие переходные металлы. Зонной теорией легко объясняются следующие свойства переходных металлов 1) исчезновение ферромагнетизма при добавлении непереходных металлов с образованием твёрдого раствора и 2) зависимость магнитного момента насыщения ферромагнитных сплавов от атомного состава. Рассмотрим эти два вопроса совместно. [c.460]

Так, например, в Зй-переходных металлах па ( -электроны действует полный потенциал. В результате ширина резонансного уровня Г( в Зс -металлах будет меньше, чем в 4й-металлах, где есть остовные с -уровни. Поскольку Г является мерилом возму-и(ения, действующего на электроны (см. 2.4), то й-зоны в Зс1-металлах будут уже, чем в 4й-металлах. С другой стороны, узкие зоны способствуют ферромагнетизму, и действительно, имен-по Зй-металлы Ре, Со, Ш являются ферромагнетиками. Заметим, что это — металлы конца периода, где уровень Е1 расположен низко (из рассуждений 2.7 и 3.1 следует, что положение уровня Е1 вдоль ( -периода смещается к низким энергиям, так как этот уровень с ростом Z должен стать связанным, следовательно, величина Г, тоже уменьшается к концу периода (ср. с (2.82)), а й-зоны сужаются). Для металлов других ( -периодов величина Г будет больше, следовательно, они будут менее склонны к ферромагнетизму, а наиболее вероятными кандидатами в ферромагнетики будут металлы в конце периодов (где Г относительно мала). Оба эти вывода согласуются с экспери- [c.51]

ФЕРРОМАГНЕТИК—вещество, в к-ром ниже определ. темп-ры (Кюри точка Тс) устанавливается ферромагн. порядок магнитных моментов атомов (ионов) в неметаллич. веществах и спиновых магн. моментов коллективизированных электронов в металлич. веществах (см. Ферромагнетизм). Наиб, важными характеристиками Ф. являются точка Кюри 7 с, атомный магн. момент Л/ при О К, уд. самопроизвольная (спонтанная) намагниченность М(1 (на 1 г) при О К и уд. намагниченность насыщения (на 1 см ) при О К. Среди чистых хим. элементов к Ф. относятся только 3 переходных З -металла — Fe, Со, Ni — и б редкоземельных металлов (РЗМ) — Od, ТЬ, Dy, Но, Ег и Тп1 (табл. 1). В 3< -металлах и РЗМ Gd реализуется [c.299]

В 1970 Д. Эдвардс [2 предложил модифнцпропонную 3. м. для объяснения ферромагнетизма переходных металлов с кристаллпч. решёткой пз идентичных атомов, часть к-рых имеет число х d-электропов, а остальные где Для более чем наполовину запол- [c.86]

Ферромагнетизм наблюдается в Зй -переходных металлах (железе, кобальте, никеле), в гадолинии и некоторых других редкоземельных металлах а также в сплавах на их основе и интер-металлидах. Ферримагнетики — это сложные оксиды, содержащие ферромагнитные элементы. Так как все перечисленные вещества являются кристаллическими, можно было бы предположить, что для параллельного упорядочения магнитных моментов необходимо наличие регулярного расположения атомов. Однако в 1947 г. Бреннер [1] наблюдал явление ферромагнетизма в полученной электролитическим осаждением аморфной пленке Со — Р. Позже Губанов [2] теоретически показал, что для упорядоченности магнитных моментов регулярность и симметрия атомных конфигураций необяза- [c.122]

Марганец расположен в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева в том же большом периоде, где находятся ферромагнитные элементы железо, кобальт и никель, т. е. входят в число переходных металлов 4-го периода VII группы. Электронное строение оболочек изолированных атомов ЗФ 4s . Хотя марганец сам по себе не ферромагнитен, но его соединения и некоторые сплавы ферромагнитны. Причина ферромагнетизма в недостроенности внутренних электронных Зс1-оболочек (Зс1-металлы). Сложность структуры внешних электронных оболочек, близость энергетических уровней вызывают неустойчивость в распределении электронов между подгруппами и обусловливает сложность электронных спектров, полиморфизм и магнетизм переходных элементов [2]. [c.71]

Для объяснения дробности можно также привлечь зонную модель [5, 12—14], по-видимому, наиболее подходящую для объяснения ферромагнетизма таких переходных металлов, как Fe, Со, Ni. Этот подход иллюстрируется рисунками vl6.6 и 16.7. На рис. 16.6 показано заполнение 4s- и Зс/-зон для меди, не являющейся ферромагнитной. Если у меди удалить один электрон, то получим никель с вакантным состоянием в Зс/-зоне. В схеме заполнения зон никеля, показанной на рис. 16.7, а для Т> Тс, по сравнению с медью удалено из З -зоны 2-0,27 = 0,54 электрона, а из 4s-30Hbi соответственно 0,46 электрона. Схема заполнения зон никеля в ферромагнитном состоянии ири абсолютном нуле показана на рис. 16.7,6. Никель — ферромагнетик и у него при абсолютном нуле Пв = 0,6 магнетонов Бора на один атом. Если сделать поправку на вклад в магнитный момент ), обусловленный орбитальным движением электронов, то остаток составит 0,54 электрона на атом (имеются в виду электроны с не-скомиенсированными спинами, ориентированными иреимущест-венно в одном направлении). [c.552]

Учет гибридизации делает задачу намного более сложной. Занятая -орбиталь, скажем +, гибридизируется с состояниями зоны проводимости, и среднее значение оказывается несколько меньшим единицы. Подобным же образом гибридизируется и незаполненное -состояние, так что среднее значение п<< оказывается большим нуля. В чистых переходных металлах именно эти состояния приводят к обсуждавшемуся в 2 ферромагнетизму зонных электронов. Здесь мы имеем дело с отдельной примесью и можем описывать волновые функции с помощью фаз. Резонанс со спином вверх лежит ниже энергии Ферми, а резонанс со спином вннз — выше. [c.542]

Ферромагнетиками являются лишь железо, никель и кобальт в первом большом периоде и некоторые из редкоземельных металлов. Ряд соединений ферромагнитных металлов тоже обладает ферромагнитными свойствами. Марганец, который в периодической системе элементов расположен рядом с железом,— более сильный парамагнетик, чем большинство переходных металлов, и некоторые из его соединений (например,, ни-тр.иды марганца, а также сплавы Гейслера нриблизительного состава СигМпА ) являются ферромагнетиками. Согласно некоторым теориям, это обусловлено тем, что -расстояние между атомами марганца в этих соединениях увеличено до значения, которое допускает появление ферромагнетизма. [c.115]

Поверхности Ферми поливалентных переходных металлов (как с незаполненными /-оболочками, так и с незаполненными /-оболочками) сложнее, чем те ПФ, которые мы до сих пор рассматривали. Это объясняется главным образом тем, что уровень Ферми находится как раз в середине /-зоны, так что модель свободных электронов нельзя использовать даже в качестве грубого приближения при интерпретации сложного спектра частот дГвА. Дополнительное усложнение заключается в том, что в некоторых из этих металлов достаточно сильное обменное взаимодействие приводит к ферромагнетизму, а в Р1 и Рс1 электрон-электронное взаимодействие обусловливает сильный парамагнетизм. Несмотря на эти трудности, за последние 15 лет произошел значительный прогресс в расшифровке сложных ПФ большинства переходных металлов (обзор см. в работе [284]). Это произошло как благодаря усовершенствованиям в технологии, которые дали возможность получать чистые и достаточно совершенные монокристаллические образцы, так и благодаря улучшению измерительной и вычислительной техники и развитию теории зонной структуры. Все это позволило успешно интерпретировать экспериментальные данные. В последующем рассмотрении мы остановимся только на некоторых важных моментах и приведем несколько примеров для иллюстрации сложности результатов. Мы не будем обсуждать редкоземельные металлы (с незаполненными /-оболочками) отметим только, что они обладают особенно сложными поверхностями Ферми, о которых пока еще далеко не все известно подобный обзор содержится в работе [480]. [c.272]

В переходных металлах -зона лишь частично заполнена и перекрывается с лежащей выше соседней 5-зоной, которая без перекрывания была бы не заполнена. Магнитные свойства таких металлов определяются их зонной структурой. В качестве примера рассмотрим никель и медь (рис. 23). Медь имеет целиком заполненную 3<1-зону, которая содержит десять электронов, половина из них имеет спины, направленные вверх, а у другой половины электронов спины направлены вниз, и, кроме того, в этой зоне имеется один 45-электрон. У атома никеля на один электрон меньше, и вследствие перекрывания 45- и Зй-зоп и перехода части 3<1-электронов в 45-зону у каждого атома в Зй-зоне не достает примерно 0,54 электрона. В результате так называемого обменного взаимодействия в 3<1-зоне имеется избыток электронов с одним направлением спина (расщепление Зй-зояы), что приводит к появлению ферромагнетизма. Выше определенной температуры (температуры Кюри) тепловая энергия электронов нарушает слабое обменное взаимодействие, в результате чего, как показано на рис. 23, в, все электроны спарены, т. е. распределяются поровну между двумя возможными спиновыми состояниями. [c.46]

Ферромагнетизм обусловлен взаимной ориентацией постоянных магнитных моментов групп атомов в одном направлении. Природа парамагнетизма и ферромагнетизма одна. К ферромагнетикам относятся железо, кобальт, никель и некоторые редкоземельные элементы. Общей чертой всех фе рромагнитных материалов является их электронная структура. Железо, кобальт и никель относятся к переходной 3d группе, а редкоземельные элементы —к переходной 4/группе [Л. 5]. Наличие у ферромагнетиков незаполненных d и f оболочек является важной деталью современных теорий ферромагнетизма. Во всех случаях соотношение между диаметром атома D и радиусом нестабильной орбиты г равно или больше 3. Атомы металла, обладающего магнитными свойствами, группируются в области, называемые доменами. Это наименьшие из известных постоянных магнитов. В каждом домене примерно 10 атомов. Шесть тысяч доменов занимают площадь сравнимую с булавочной головкой. [c.10]

Соединения с коллективизированными 5/-элект-ронами (для них, как правило, d ), в ряде случаев они содержат наряду с актинидами переходные d-металлы. Для этих магнетиков характерна малая по сравнению с рассчитанной в приближении локализованных магн. моментов величина намагниченности насыщения, подавление ферромагнетизма при наложении умеренного всестороннего давления, большая величина коэф. электронной теплоёмкости, отклонения от Кюри — Вейсса закона для парамагн. восприимчивости и т. д. Примеры зонных актинидных магнетиков интерметаллические соединения типа АпМ (где Ап — U, Np, Pu М-иероходнон металл группы железа), UPt, NpRuj, NpOSa и т. д. [c.40]

Ferromagnetism — Ферромагнетизм. Свойство, проявляемое некоторыми металлами, сплавами и переходными соединениями (железная группа), редкоземельными и актиноидными элементами, в которых, ниже некоторой температуры, названной температурой Кюри, атомные магнитные моменты имеют тенденцию выстраиваться в общем направлении. Ферромагнетизм характеризуется сильным притяжением одного намагниченного тела к другому. [c.956]

ВОВ имеет парамагнитную восприимчивость шением температуры, как это имеет место для восприимчивости одно атомных металлов переходной группы. Однако сплавы, содержащие в качестве одной из составляющих ферромагнитный металл, также ферромагнитны, по крайней мере при больших концентрациях последнего. Этот ферромагнетизм обычно уменьшается с уменьшением концентрации ферромагнитной компоненты, если другая компонента неферромагнитна. На рис. 54 в качестве примера изображено изменение магнитного момента насыщения для ряда никелевых сплавов при изменении их состава 2). Ход кривых соответствует обычному их поведению, т. е. плавному уменьшению намагничения при увеличении концентрации неферромагнит [c.58]

Смотреть страницы где упоминается термин Ферромагнетизм переходных металлов : [c.86] [c.290] [c.632] [c.579] [c.634] [c.693] [c.289] [c.298] [c.328] [c.11] [c.308] [c.175] [c.299] [c.411] [c.529] [c.10] [c.295] [c.40] [c.363] [c.810]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...