ФЕРРОМАГНЕТИК


ФЕРРОМАГНЕТИК
ФЕРРОМАГНЕТИК

       
вещество, в к-ром ниже определённой темп-ры (Кюри точки 0) устанавливается ферромагн. порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллич. кристаллах) или магн. моментов коллективизир. электронов (в металлич. кристаллах; (см. ФЕРРОМАГНЕТИЗМ). Среди хим. элементов ферромагнитны переходные элементы Fe, Со и Ni (Зd-металлы) и редкоземельные металлы Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm (табл. 1).
Табл. 1. ФЕРРОМАГНИТНЫЕ МЕТАЛЛЫ
ФЕРРОМАГНЕТИК1
* Js0) — намагниченность ед. объёма при абс. нуле темп-ры.
** Точка перехода из ферромагн. в антиферромагн. состояние.
Для 3d-металлов и Gd характерна коллинеарная ферромагн. атомная структура, а для остальных редкоземельных Ф.— неколлинеарная (спиральная, циклоидальная и синусоидальная; (см. МАГНИТНАЯ СТРУКТУРА АТОМНАЯ). Ферромагнитны также многочисл. металлич. бинарные и более сложные (многокомпонентные) сплавы и соединения упомянутых металлов между собой и с др. неферромагн. элементами, сплавы и соединения Cr и Mn с неферромагн. элементами (Гейслеровы сплавы), соединения ZrZn2 и ZrxMl_x Zn2 (где М—это Ti,. Y, Nb или Hf, 0?x?1), Au4V, Sc3In и др. (табл. 2), а также нек-рые соединения группы актинидов (напр., UH3).
Табл. 2. ФЕРРОМАГНИТНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
ФЕРРОМАГНЕТИК2
Особую группу Ф. образуют сильно разбавленные растворы замещения парамагн. атомов, напр. Fe или Со в диамагн. матрице Pd. В этих в-вах атомные магн. моменты распределены неупорядоченно (при наличии ферромагн. порядка отсутствует ат. порядок). Ферромагн. порядок обнаружен также в аморфных (метастабильных) металлич. сплавах и соединениях (см. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТЁКЛА), в аморфных полупроводниках, в обычных органич. и неорганич. стёклах, халькогенидах (сульфидах, селенидах, теллуридах) и т. п. Число известных неметаллич. Ф. пока невелико. Это, напр., ионные соединения типа La1-x CaxMnO5 (0,4>x>0,2), EuO, Eu2SiO4, EuS, EuSe, EuI2, CrBr3 и т. п. У большинства из них точка Кюри лежит ниже 1 К. Только у соединений Eu, халькогенидов, CrB3 значение q=100 К.
Ф. по величине коэрцитивной силы Нс делятся на магнитно-мягкие и магнитно-жёсткие. Первые обладают малой Нс и значит. магнитной проницаемостью. Вторые имеют большие значения Нс и остаточной намагниченности Jr. Ф. играют огромную роль в самых разных областях совр. техники: магнитно-мягкие материалы используются в электротехнике (трансформаторы, электромоторы, генераторы и т. д.), в слаботочной технике связи и радиотехнике; магнитно-жёсткие материалы применяются для изготовления постоянных магнитов.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

ФЕРРОМАГНЕТИК

- вещество, в к-ром ниже определ. темп-ры ( Кюри точка Т C )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 Т C, атомный магн. момент M ат при 0 К, уд. самопроизвольная (спонтанная) намагниченность M0 (на 1 г) при 0 К и уд. намагниченность насыщения 5058-50.jpg (на 1 см 3) при 0 К. Среди чистых хим. элементов к Ф. относятся только 3 переходных 3d -металла- Fe, Co, Ni- и 6 редкоземельных металлов (РЗМ) - Gd, Tb, Dy, Но, Er и Tm (табл. 1). В 3d -металлах и РЗМ Gd реализуется коллинеарная ферромагн. атомная структура, а в остальных РЗМ - неколлинеарная (спиральная, циклоидальная, синусоидальная; см. Магнитная атомная структура). Самопроизвольная намагниченность 3d -элементов в осн. образуется из спиновых моментов гибридизир. системы коллективизированных 3d+4s -электронов, а в РЗМ 4f -элемен-тах - из локализованных 4f -слоёв и подмагниченных 6s- и 5d -электронов.

Табл. 1.- Ферромагнитные металлы (химические элементы)

5058-51.jpg

* Ат. магн. момент при 0 К; ** уд. намагниченность при 0 К;

*** уд. намагниченность насыщения при 0 К.


Кроме этих 9 Ф. (чистых элементов) имеется огромное число ферромагн. сплавов и соединений, как бинарных, так и более сложных (многокомпонентных) металлических и неметаллических (полупроводниковых, полуметаллич., диэлектрич., сверхпроводящих), кристаллических и аморфных. Классификацию Ф.- сплавов и соединений металлич. типа можно провести, напр., по электронной структуре атомов (ионов) их компонент.

С п л а в ы п е р е х о д н ы х d- и f -э л е м е н т о в м е ж д у с о б о й: а) сплавы 9 ферромагн. элементов (Fe - Ni, Fe - Со, Со -Ni, Fe -Co -Ni, Fe -Gd, Gd -Dy и т. <д.); б) сплавы переходных ферромагн. металлов с антифер-ромагн. (Мn и Сr) и парамагн. переходными металлами (Fe-Cr, Fe -Мn, Со-V, Ni- Ti, Fe -Pd, Co -Pt, Gd-V, Eu - Ti и т. <п.); в) сплавы переходных антифер-ромагн. металлов (Мn и Сr) с парамагн. переходными металлами (Сr-Pt, Мn-Pd, Сr-Pd и т. <п.).

С п л а в ы п е р е х о д н ы х м е т а л л о в с н о р м а л ьн ы м и э л е м е н т а м и: а) сплавы переходных ферромагн. металлов с нормальными элементами (Ni - Сu, Со - Ag, Ni - Al, Ni -Si, Fe -Si, Fe-Al, Ni -N и т. <п.); б) сплавы переходных антиферромагн. d -металлов (Мn и Сr) с нормальными элементами (гейслеровы сплавы): Сu2 МnМ (где М-Al, Ge, Zn, Sn, As, In, Sb, Bi, Ga и др.), а также Mn4N, ZnCMn3, AlCMn3, CuCMn3, Mn -Au, Mn -P, Mn -As, Mn -Sb, Mn -Bi, Mn -S, Mn -Se, Mn-Те, Mn - C, Mn - Sn, Mn - H, Mn - В и т. п.; в) сплавы переходных парамагн. металлов с нормальными элементами: ZrZn2, Sc3In (точнее, в интервале составов Sc0,762In0,239 - Sc0,753In0,242) и Au4V (в интервале составов 18,99-24,01 атомных % V )и др.

Можно также классифицировать Ф. по характеру распределения атомов (ионов) разл. компонент по разл. типам узлов кристаллич. решётки: неупорядоченные или упорядоченные сплавы, интерметаллич. соединения (Fe2B, Fe3S, Fe4N, FeBe3, MnAs, Mn2Sb, CrTe, MnP и т. п.).

Наконец, можно различать ферромагн. сплавы и соединения по типу кристаллич. решётки [простая кубическая (ПК), объёмноцентрированная кубическая (ОЦК), гране-центрированная кубическая (ГЦК), гексагональная с плотной упаковкой (ГПУ) и т. <п.], а также, напр., выделять ионные соединения с металлич. проводимостью. О характере и типе обменного взаимодействия в м а г н е т и з м е, благодаря к-рому вещество становится Ф., подробнее см. в ст. Ферромагнетизм.

5058-52.jpg

Рис. 1. Зависимость среднего атомного магнитного момента насыщения р (в единицах mB) сплава Fe-Со от концентра ции Со (в атомных %).

5058-53.jpg

Рис. 2. Зависимость среднего атомного магнитного момента насыщения р (в единицах mB) сплава Ni-Co от концентрации Со (в атомных %).

В Ф., не относящихся к 9 хим. элементам, ср. атомный магн. момент, приходящийся на эфф. "молекулу" сплава или соединения, весьма сложно зависит от их состава. Определять парциальные атомные магн. моменты отд. магнитно-активных компонент как ф-ций состава позволяет магнитная нейтронография. При этом весьма существенна размерность образцов; напр., для мультислойной магнитной плёнки сплава Со - Сr толщиной ~2 нм обнаружен гигантский магн. момент насыщения, при 80 К достигающий 4,80 mB, что более чем в 2 раза превышает соответствующую величину для Fe. В плёночных мульти-слоях из неферромагн. компонент Мn и Si при толщинах ~ 20 нм наблюдался заметный магн. момент при темп-рах ~360 °С; обнаружен также очень большой ср. атомный магн. момент на атом Fe в плёнках состава Fe16N2, равный 5,5 mB при 5 К и 3,2 mB при комнатной темп-ре [8].

Кривые зависимости ср. атомных магн. моментов и точек Кюри от состава Ф. могут носить как монотонный (рис. 1, 2, 4), так и существенно немонотонный характер (рис. 3); последнее связано со структурными превращениями в сплавах. На рис. 5 показано сравнение наблюдаемых на опыте и рассчитанных теоретически полных атомных магн. моментов насыщения для разл. ферромагн. соединений (магнитно-твёрдых материалов) R2Fe14B, где R - РЗМ; на рис. 6 показана аналогичная зависимость от состава для гипотетич. интерме-таллидов FeT7 (Т - к.-л. переходный 4d- или 5d -металл), рассчитанная на основе феноменологич. модели Жакарино и Уокера (1965).

5058-54.jpg

Рис. 3. Диаграмма фазового равновесия сплавов Fe-Co. Сплошная и толстая штриховая линии - границы фазовых областей. Тонкая штриховая линия-линия точек Кюри сплавов в зависимости от массовых % Co.

5058-55.jpg

Рис. 4. Зависимость точек Кюри сплава Со - Ni от концентрации Ni (в атомных %).

5058-56.jpg

Рис. 5. Полные атомные магнитные моменты на формульную единицу соединения R2Fe14B в единицах mB;  -данные эксперимента, • -теории.

В табл. 2-9 приведены значения точек Кюри для ряда Ф.: в табл. 2-для ферромагн. соединений РЗМ и ферро-магн. 3d -металлов; в табл. 3-для соединений 3d -металлов и РЗМ с др. переходными металлами; в табл. 4-для

нек-рых гейслеровых сплавов; в табл. 5-для соединений переходных ферромагн. элементов с нормальными элементами (металлами и металлоидами); в табл. 6-для ак-тинидных и трансурановых Ф.; в табл. 7-для аморфных Ф.; в табл. 8 - для полупроводниковых Ф.; в табл. 9-для сверхпроводящих Ф.


5058-57.jpg

Рис. 6. Атомный магнитный момент в единицах mB на атом Fe в окружении атомов переходных 4d-(0)и5d-(D)металлов в гипотетическом сплаве ОЦК FeT7 (по теории Жакарино- Уокера).

Табл. 2.-Точки Кюри соединений редкоземельных металлов с ферромагнитными 3d -металлами

Соединение

TC, К

Соединение

TC, K

Соединение

TC, K

SmFe2

GdFe3

TbFe2

DyFe2

HoFe3

ErFe3

TmFe3

GdFe17

Ho6Fe23

700

728

705

614

567

553

539

466

493

PrNi

SmNi

GdNi

NdNi2

TbNi2

DyNi3

Ho2Ni2

TmNi5

GdNi17

20

45

77

16

45

69

70

7

205

PrCo

DyCo3

HoCo2

NdCo3

GdCo3

Gd4Co3

Sm2Co17

Er2Co17

Tm2Co17

7

55

95

395

612

230

1190

1180

1182

Табл. 3.- Точки Кюри соединений ферромагнитных 3d -металлов и РЗМ с переходными антиферромагнитными и парамагнитными металлами

Соединение

TC, K

Соединение

TC, K

FePd3

ZrFe2

HfFe2

YFe2

FePt

YCo5

LuCo5

CeCo5

Ni3Mn

Ni3Pt

705

588

591

550

750

921

840

647

773

370

PrRu2

NdRh2

SmRh2

GdMn2

GdRu2

TbOs2

DyIr2

HoRh2

ErOs2

TmIr2

38

6

22

86

83

34

23

16

3

1

Табл. 4.- Точки Кюри сплавов Гейслера и других соединений Мn и Сr

Соединение

TC,K

Соединение

TC,K

Cu2MnSn

Cu2MnAl

Cu2MnIn

Ni2MnIn

MnAs

MnB

723

718

500

323

318

533

MnBi

Mn4N

MnP

Mn2Sb

Mn4Sn

Mn2Sn

CrTe

633

743

298

587

423

262

339

Табл. 5.-Точки Кюри ферромагнитных соединений переходных d- и f -металлов с нормальными химическими элементами

5058-58.jpg

Табл. 6.- Точки Кюри ферромагнитных соединений актинидов и трансурановых элементов

5058-59.jpg

Табл. 7.- Точки Кюри аморфных ферромагнитных соединений

5058-60.jpg

Табл. 8.-Точки Кюри некоторых ферромагнитных полупроводников

5058-61.jpg

Табл. 9.- Точки Кюри ферромагнитных сверхпроводников

5058-62.jpg

Наряду с кристаллич. веществами ферромагн. порядок обнаружен также в аморфных (метастабильных) металлич. сплавах и соединениях (табл. 7) (см. Металлические стёкла), а также в аморфных магнетиках, являющихся соединениями 3d -металлов и РЗМ с металлоидами (В, С, N, Р, S и др.) и в целом по свойствам мало отличающихся от соответствующих кристаллич. веществ (за исключением магнитной анизотропии). Для т. <н. с л а б ы х Ф., относящихся к классу соединений переходных парамагн. металлов с нормальными элементами (металлами и металлоидами), характерны следующие значения Т C:28 К для ZrZn2, 29 К для MnSi, 41 К для Ni3Al; магнетизм этих веществ определяется коллективизир. электронами. Число изученных неметаллич. Ф. пока значительно меньше, чем металлических; наиб. изученными являются магнитные диэлектрики (в частности, ферриты), а также магнитные полупроводники типа халькогенидов двухвалентного РЗМ европия ЕuХ, где X - О, S, Se, Те (первым из них в 1961 открыт ЕuО). Синтезировано и изучено большое число Ф.-соединений Eu1-xRxO типа твёрдых растворов на основе моноокиси Еu с РЗМ (R - Sm, Gd); в частности, при х = 0,015 точка Кюри в Eu1-xGdxO и Eu1-xSmxO повышается соответственно до 135 и 130 К (по сравнению со значением 69,4 К для х = 0).

Особую группу Ф. образуют сильно разбавленные растворы замещения парамагн. атомов, напр. Fe или Со в диамагн. матрице Сu, Аu или Pd. В этих веществах атомные магн. моменты распределены неупорядоченно, т. е. при наличии ферромагн. порядка отсутствует атомный порядок. Магн. упорядочение наблюдается также в магнитных сверхпроводниках, несмотря на "антагонизм" между ферромагнетизмом и сверхпроводимостью. Среди РЗМ и актинидных магнетиков большой интерес представляют т. <н. к о н д о в с к и е м а г н е т и к и (см. Кондо-решётки, Кон-до эффект), к-рые в большинстве случаев относятся к антиферромагнетикам; известен, однако, ряд кондовских Ф. на основе церия, в т. <ч. Ce4Bi3, CeRh3B2, CeSix при х<=1,85, CeSi2_xGex, CeNixPt1-x, Се x1_ х2.

По величине коэрцитивной силы Н с все Ф. делятся на магнитно-мягкие и магнитно-твёрдые. Первые обладают малой Н с и значит. магн. проницаемостью; вторые имеют большие значения Н с и намагниченности остаточной Mr.

Ф. играют существенную роль в разл. областях совр. техники: магнитно-мягкие материалы используются в электротехнике (трансформаторы, генераторы, электромоторы и т. п.), в слаботочной технике связи, радиотехнике и электронике; магнитно-твёрдые материалы применяются для изготовления пост. магнитов, в ускорит. технике и т. <п.

Лит. см. при ст. Ферромагнетизм, а также: 1) Редкоземельные ферро- и антиферромагнетики. М., 1965; 2) Тейлор К., Дарби М., Физика редкоземельных соединений, пер. с англ., М., 1974; 3) Метфессель 3., Маттис Д., Магнитные полупроводники, пер. с англ., М., 1972; 4) Вамбуров В. Г., Борухович А. С., Самохвалов А. А., Введение в физикохимию ферромагнитных полупроводников, М., 1988; 5) Сверхпроводимость в тройных соединениях, под ред. Э. Фишера, М. Майпла, пер. с англ., т. 2. Сверхпроводимость и магнетизм, М., 1985; 6) Ирхин В. Ю., Кац-нельсон М. И., Проблема кондовских магнетиков, "Физ. мет. и металловед.", 1991, № 1, с. 16; 7) Amorphous magnetism, ed. by Н. О. Hooper, de A. M. Graaf, N. Y., 1973; 8) DIGESTS of Intermag-93, April 13-16, 1993, Stockh., Sweden; 9) International Conference on the Physics of Transition Metals, Darmstadt, 20-24, 1992, L., 1993.

С. В. Вонсовский.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Синонимы:

Смотреть что такое "ФЕРРОМАГНЕТИК" в других словарях:

  • ферромагнетик — ферромагнетик …   Орфографический словарь-справочник

  • ФЕРРОМАГНЕТИК — вещество, обладающее ферромагнитными свойствами (см. Ферромагнетизм). К ферромагнетикам относятся Fe, Co, Ni, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, их сплавы и соединения, а также ряд соединений Cr, Mn и U с неферромагнитными элементами …   Большой Энциклопедический словарь

  • ферромагнетик — сущ., кол во синонимов: 3 • сегнетомагнетик (2) • ферримагнетик (1) • феррит (8) …   Словарь синонимов

  • ферромагнетик — а, м. ferromagnétique, нем. Ferromagnetikum. Вещество, обладающее ферромагнитными свойствами. БАС 1. физ. Вещество, обладающее самопроизвольной намагниченностью. Крысин 1998. Лекс. БСЭ 2: ферромагне/тики …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

  • ферромагнетик — ферромагнетик; магнетик Вещество, магнитная проницаемость которого больше единицы и зависит от напряженности магнитного поля …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • ферромагнетик — Кристаллическое вещество, в котором магнитные моменты атомов или ионов находятся в состоянии самопроизвольного магнитного упорядочения, причем результирующие магнитные моменты каждого из доменов отличны от нуля. [ГОСТ 19693 74] Тематики материалы …   Справочник технического переводчика

  • ферромагнетик — Термин ферромагнетик Термин на английском ferromagnetic Синонимы Аббревиатуры Связанные термины гигантское магнетосопротивление, нанофармакология, доставка лекарственных средств, парамагнетизм, суперпарамагнетизм, ферромагнетизм, магнон,… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • ферромагнетик — (см. ферромагнетизм) физ. вещество, обладающее самопроизвольной намагниченностью благодаря ферромагнитной упорядоченности в расположении его атомных магнитных моментов; при отсутствии внешнего намагничивающего поля ферромагнетик разбивается на… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • ферромагнетик — а; м. Физ. Вещество, обладающее ферромагнитными свойствами. Типичные ферромагнетики железо, кобальт, никель, сталь. * * * ферромагнетик вещество, обладающее ферромагнитными свойствами (см. Ферромагнетизм). К ферромагнетикам относятся Fe, Со, Ni,… …   Энциклопедический словарь

  • ферромагнетик — feromagnetikas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Kristalinė medžiaga, kurios atomai priešpaskutiniuose iš dalies užpildytuose 3d ar 4f elektronų pasluoksniuose turi nesukompensuotus elektronų sukinius, todėl atomų (jonų) …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Книги

Другие книги по запросу «ФЕРРОМАГНЕТИК» >>