ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, 2015, том 79, № 6, с. 809-810
УДК 537.611.44
ВЛИЯНИЕ ГАММА-ОБЛУЧЕНИЯ НА АТОМНОЕ УПОРЯДОЧЕНИЕ СПЛАВОВ Fe-Co В НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНКАХ
© 2015 г. Н. М. Репина
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский институт железнодорожного транспорта — филиал ИрГУПС
E-mail: renomi@yandex.ru
Исследовано влияние гамма-облучения на процесс атомного упорядочения, протекающий в монокристаллических пленках Fe05Co05 и Fe0.75Co0.25 при комнатной температуре. Выявлена возможность разупорядочения сплавов Fe—Со в пленочных образцах воздействием на них гамма-излучением. Эффект объясняется влиянием гамма-облучения на диффузию атомов.
DOI: 10.7868/S0367676515060307
Известно, что процессы атомного упорядочения в ферромагнитных сплавах с высокой температурой Кюри, представляющие собой фазовый переход 2-го рода, протекают очень быстро. Скорость закалки, необходимая для подавления упорядоченного состояния в эквиатомном сплаве Fe—Co, составляет 6000°/с. В связи с этим получить разупорядоченное состояние сплава Fe0.5Co0.5 в массивных образцах очень трудно.
Однако, как показали магнитные измерения [1], в пленочных монокристаллах, выращиваемых эпитаксиально вакуумной конденсацией, может быть получено при комнатной температуре мета-стабильное состояние, близкое к полностью разу-порядоченному. Состояние наблюдается сразу после осаждения пленки и охлаждения ее до комнатной температуры. В течение примерно 10 дней после конденсации в пленке (при комнатной температуре) развивается ближний, а затем дальний порядок. Энергия активации процесса упорядочения низка (0.1—0.2 эВ), что соответствует ва-кансионному механизму упорядочения.
В работе [1] показано, что наиболее просто сведения о процессах атомного упорядочения в монокристаллических пленках сплавов Fe—Co могут быть получены на основании анализа результатов измерений первой константы кристаллографической анизотропии (Z1).
Константа кристаллографической анизотропии (К1) сплава Fe05 Co05 при переходе из разупо-рядоченного состояния в упорядоченное изменяется от —5.5 • 105 эрг/см3 до —0.5 • 105 эрг/см3. Константа К1 сплава Fe0.75Co0.25 при упорядочении меняется от +1 • 105 эрг/см3 до +4 • 105 эрг/см3.
Пленочные монокристаллы сплавов Fe05Co05 и Fe0 75Co0 25 получали методом вакуумной конденсации на монокристаллических подложках
MgO и LiF, нагретых до 150°С. Толщина исследуемых пленок лежала в интервале 30—60 нм.
Химический состав пленок определяли методом рентгеновского флуоресцентного анализа.
Пленки эквиатомного состава и Fe0.75Co0.25 подвергали гамма-облучению дозой 0.5 Мрад.
В таблице приведены значения констант кристаллографической анизотропии (К1) пленок сплавов Fe05 Co05 и Fe075Co025 до и после облучения.
Из таблицы видно, что облучение пленок Fe05Co05 приводит только к одному эффекту — увеличению абсолютного значения константы кристаллографической анизотропии (К1). Облучение пленок Fe075Co025 уменьшает значения константы кристаллографической анизотропии (К1).
Таким образом, гамма-излучение вызывает разупорядочение сплавов Fe—Co в пленочных образцах. Воздействия гамма-облучения на пленки сплавов, находящихся в разупорядоченном состоянии, не вызывают заметных изменений константы кристаллографической анизотропии (К1).
Важно для понимания механизма упорядочения сплава в нанокристаллических пленках то, что после разупорядочения гамма-излучением
Значения констант кристаллографической анизотропии пленок сплавов Fe0.5 Со05 и Fe0.75Co0.25 до и после облучения
Состав сплава Толщина пленки, нм К ,105 эрг/см3, до облучения К1 ,105 эрг/см3, после облучения
Fe0.5Co0.5 30 -(1.6-1.8) -(5.8-6.0)
Fe0.5Co0.5 40 -(1.3-1.5) -(5.0-5.3)
Fe0.75Co0.25 30 +(3.9-4.1) +(1.8-2.0)
Fe0.75Co0.25 40 +(4.0-4.2) +(1.7-2.0)
4
809
810
РЕПИНА
способность сплава к упорядочению при комнатной температуре исчезает. Этот факт можно интерпретировать следующим образом. Процесс первоначального упорядочения сплава при комнатной температуре происходит, видимо, параллельно с процессами стекания вакансий в поры и на границы зерен. Вакансии же, образуемые гамма-излучением, оказываются очень недолговечными (вакансия образуется в паре с междоузель-ным атомом) [2, 3].
Из-за убыли вакансий, возникающих при конденсации пленки и облучении, процесс упорядочения при комнатной температуре в разупорядо-ченной облучением пленке идти не может.
Основной результат проведенного исследования: выявлена возможность разупорядочения спла-
вов Fe—Co в нанокристаллических пленках воздействием на них гамма-излучением.
Исследование влияния гамма-облучения на атомный порядок в пленках сплавов Fe—Co было предпринято в основном с целью уточнения представлений о механизмах упорядочения в бинарных сплавах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Репина Н.М. // Тр. 14-го Междун. симп. "Упорядочение в минералах и сплавах", ОМА 14. Т. II. Сентябрь 2011 г., Ростов-на-Дону, п. Лоо. С. 91.
2. Репина Н.М. // Изв. РАН. Сер. физ. 2013. Т. 77. № 3. С. 373. Repina N.M. // Bull. R: Phuss. Acad. Sci. Physics. 2013. V. 77. № 3. P. 337.
3. Ustinovshikov Y., Lomova N., Shabanova I. // J. Phys. Chem. Solids, 2008. V 69. № 7. P. 1753.
ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ том 79 № 6 2015
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.