О. В. ГРИШИНА
Научный руководитель – А. П. МЕНУШЕНКОВ,
профессор, д. ф.-м. н.
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ЛОКАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ВЫСОКОКОЭРЦИТИВНЫХ СПЛАВОВ Sm-Co: РЕЗУЛЬТАТЫ XAFS-АНАЛИЗА
Представлены результаты исследования локальной структуры магнитотвердых сплавов Sm-Co методом EXAFS-спектроскопии с использованием синхротронного излучения в температурном интервале 5–300 K. Образцы различаются стехиометрическим составом (SmCo5,1, SmCo4,5, SmCo3,5, SmCo4) и температурой отжига (900, 1000, 1200оС). Получены значения радиусов, координационных чисел и факторов Дебая–Валлера ближайших координационных сфер локального окружения кобальта и самария.
Появление сплавов на основе соединения SmCo5 явилось качественным скачком в развитии магнитотвердых материалов [1]. Процесс изготовления спеченных SmCo5 магнитов завершается термообработкой, включающей контролируемое охлаждение (≈1оС/мин) в интервале 1100÷800оС с последующей закалкой. Изменения структуры спеченных магнитов во время их охлаждения, приводящие к резкому увеличению Hci (от 1 до 40 кЭ), до сих пор остаются предметом обсуждений.
В настоящей работе методами рентгеновской спектроскопии поглощения были исследованы изменения параметров локального окружения самария и кобальта в термически обработанных сплавах Sm-Co, которые различаются стехиометрией (SmCo3,5, SmCo4, SmCo4,5, SmCo5,1) и температурой отжига (900, 1000, 1200оС).
Спектры рентгеновского поглощения выше LIII-Sm и K-Co краев поглощения в температурном интервале 4÷300 К были измерены на линии E4 синхротронного центра HASYLAB, DESY в режиме “на пропускание”. Для анализа околокраевой и дальней тонкой структуры спектров использовался программный пакет VIPER [2].
Исследование показало, что с ростом температуры отжига во всех образцах незначительно увеличивается статическое локальное разупорядочение. При изменении стехиометрии происходит ярко выраженная перестройка в локальном окружении самария: в застехиометрических образцах (SmCo5+0,1), а также в близких к ним достехиометрических (SmCo5-0,5), изменения локальной и кристаллической структуры фазы SmCo5 не наблюдается (рис.1). Напротив, в достехиометрических образцах (SmCo5-1, SmCo5-1,5) происходит обогащение фазы SmCo5 самарием за счет образования дефектов упаковки. Часть ионов кобальта замещаются ионами самария, при этом последние выходят из плоскости дефекта. Исследование околокраевой структуры (XANES) выше LIII края поглощения Sm позволило сделать вывод об увеличении заполнения 5d-зоны при обогащении сплава самарием.
Рис.1. Модуль фурье-преобразования EXAFS - функции выше LIII-Sm края поглощения для образцов различной стехиометрии.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант -а).
Список литературы
1. Strnat K., Hoffer G., Olson J., Ostertag W., Becker J. J. A Family of New Cobalt-Base Permanent Magnet Materials // J. Appl. Phys. 1967, Т. 38 С. 1001.
2. Klementev K. V. Extraction of the fine structure from x-ray absorption spectra // J. Phys. D: Appl. Phys. 2001, Т. 34 С. 209.
