Научные результаты

Введите год
Особенности динамики фазовых превращений в объемных сплавах на основе FeRh по данным магнитных и структурных измерений

А.А. Ваулин, В.И. Зверев, Р.Р. Гимаев, Т. Миянага, Б.Б. Ковалев, А.М. дос Сантос, Э. Ловелл, Л.Ф. Коэн, Н.А. Заркевич, А.Ф. Губкин

Проведено нейтронографическое и магнитометрическое исследование систем Fe-Rh легированных Pd в области магнитного фазового перехода первого рода из антиферромагнитного (АФМ) состояния в ферромагнитное (ФМ). Установлено, что структурное состояние в области сосуществования АФМ и ФМ фаз также неоднородно и описывается комбинацией двух структурных доменов кристаллической ОЦК-структуры с различными параметрами элементарной ячейки.  Построены детальные температурные зависимости массовой доли АФМ и ФМ фаз, параметров элементарной ячейки и магнитных моментов железа и родия в области АФМ-ФМ фазового перехода при нагревании и охлаждении образца. Показано, что величина гистерезиса зависит от концентрации Pd в легированных сплавах. Данные Холловской магнитометрии хорошо согласуются с данными нейтронной дифракции и дают прямое визуальное представление об эволюции фазового состава образца при нагревании или охлаждении через АФМ-ФМ фазовый переход.

Магнитные состояния, фазовые превращения и остаточное магнитосопротивление в интеркалированных соединениях FexTiX2

Н.В. Баранов, Н.В. Селезнева, Е.М. Шерокалова, А.С. Волегов, А.А. Шерстобитов

Структурная и концентрационная обусловленность магнитных состояний и транспортных свойств слоистых соединений FexTiS2 (0 ≤ x ≤ 0.75) исследована с помощью рентгеновской и нейтронной дифракции, измерений намагниченности, электросопротивления и магнитосопротивления. Установлено, что в системе FexTiS2 с увеличением содержания Fe реализуются различные магнитные состояния в следующей последовательности: спиновое и кластерное стекло при x <0.25, антиферромагнитный (AFM) порядок при x ≈ 0.25 – 0.28, состояние кластерного стекла при x ≈ 0.33, AFM при x ≈ 0.45 – 0.5 и ферримагнитное упорядочение при x > 0.5. Изменения магнитного состояния FexTiS2 с концентрацией Fe сопровождаются немонотонными изменениями остаточного магнитосопротивления и коэрцитивной силы с максимальными абсолютными значениями в соединениях с AFM упорядочением. Большие значения коэрцитивной силы (Hc до 50 кЭ при 2 K) в соединениях FexTiS2 с исходным AFM состоянием указывают на большую роль в процессах перемагничивания внутреннего обменного смещения, что представляет интерес для разработки новых магнитотвердых материалов, не содержащих дорогостоящих редкоземельных элементов.

Управление электронными свойствами микроскопических кристаллических образцов с помощью приложенного давления

И.В. Коробейников, Н.В. Морозова, С.В. Овсянников, Е.Г. Шкварина, А.А. Титов, А.Н. Титов

Проведено экспериментальное исследование эффекта приложенного давления на электронные свойства микроскопических полупроводниковых и полуметаллических образцов. Показана принципиальная возможность контролируемого изменения типа электропроводности кристаллов ZrTe2, ZrSe3, HgTe, z-Mn2O3 и сплавов кремний-германий с помощью приложенного давления. Полученные результаты открывают путь к созданию новых технологий для наноэлектроники. Для термоэлектриков семейства (Bi,Sb)2(Te,Se)3 и SnTe, а также для квазидвумерного ZrSe3 было показано, что приложенное давление может существенно улучшить их термоэлектрические параметры за счет значительных изменений в электронной структуре. Эффекты приложенного давления могут быть реализованы на практике в термоэлектрических генераторах, использующих, например, тонкопленочные термоэлементы с внутренними напряжениями.

Магнитный порядок и спиновая динамика 5f электронов в мононитриде урана

В.В. Оглобличев, C.В. Верховский, А.В. Мирмельштейн, Ю.В. Пискунов, А.Ф. Губкин, А.Ю. Гермов, А.В. Андреев, А.М. Потапов

В работе методами ЯМР исследован магнитный порядок и спиновая динамика 5f электронов урана в мононитриде урана (UN). Показано, что спектры ЯМР на ядре 14N в магнитоупорядоченной фазе объясняются в рамках модели антиферромагнитного упорядочения типа I, соответствующего 1k-структуре при наличии доменной структуры. Установлено, что в магнитном поле 9.28 Тл наблюдается разный объем магнитных доменов, в которых магнитные моменты урана лежат вдоль и перпендикулярно направлению магнитного поля. Обнаружено, что при низких температурах скорость спин-решеточной релаксации описывается законом Корринги. Это свидетельствует о формировании ферми-жидкостного состояния. Показано, что в парамагнитной области зависимость энергии спиновых флуктуация ΓЯМР(T) близка к зависимости Γ(T) ∝ T0.5, характерной для концентрированных систем Кондо. Полученные в работе данные, крайне важны для объяснения магнитных и транспортных свойства соединений на основе f-электронных элементов.

Новые фазы и уникальные баро- и деформационно-индуцированные термообрати-мые магнитные и структурные фазовые превращения в низкомодульных сплавах с эффектами памяти формы систем B2–Ti-Ni, L21–Ni-Mn-Ga, D03–Cu-Al-Ni

В.Г. Пушин, Н.Н. Куранова, Е.Б. Марченкова, В.В. Макаров, А.Э. Свирид, А.Н. Уксусников, Ю.М. Устюгов, А.В. Королев, В.В. Марченков, В.П. Пилюгин

Используя высокие давления (до 12 ГПа), мегапластическую деформацию и нагрев, обнаружены новые баро- и деформационно-индуцированные фазы и обратимые магнитные и структурные фазовые превращения в низкомодульных атомноупорядоченных сплавах с памятью формы трех наиболее перспективных для практического применения систем Ti-Ni, Ni-Mn-Ga, Cu-Al-Ni с разным структурным типом аустенитной фазы (B2, L21, D03). Впервые установлено, что высокобарическая обработка сжатием, не изменив размер зерен, приводит к ориентационным бароупругим мартенситным превращениям по ступенчатой последовательности через длиннопериодные метастабильные фазы к конечным двойникованным стабильным фазам. Обратные превращения в аустенитную фазу при нагреве являются структурнообратимыми, обеспечивают восстановление исходной ориентации зерен и, соответственно, эффекты памяти формы. Дальнейшая мегапластическая деформация вызывает фазовые превращения наряду с радикальным измельчением зерен, сопровождаемые ступенчатым понижением ранга сверхструктуры фаз при атомном и магнитном разупорядочении, и аморфизацией. Нагрев позволяет управлять в широких пределах эффектами памяти формы, свойствами и размером зерен.

Индуцированные магнитным полем фазовые переходы в высокоанизотропных ферримагнетиках RFe5Al7

Н.В. Мушников, Е.В. Розенфельд, Д.И. Горбунов, Ш. Ямамото, Й. Возница, К. Стром, А.В. Андреев

Проведены измерения магнитных свойств и рентгеновского магнитного циркулярного дихроизма (XMCD) ферримагнитных монокристаллов интерметаллидов RFe5Al7 (R = Tb, Dy, Ho, Tm). На кривых намагничивания вблизи температуры магнитной компенсации обнаружены скачки намагниченности, величина и критическое поле которых сильно зависят от температуры. Предложена модель намагничивания ферримагнетика с двумя магнитными подрешетками, связанными слабым межподрешеточным обменным взаимодействием. Получены аналитические выражения для кривой намагничивания и критического поля спин-переориентационного перехода. Построена магнитная фазовая диаграмма и определены магнитные структуры, реализующиеся в разных полях при различных температурах. С использованием XMCD в магнитных полях до 30 Тл получено прямое экспериментальное доказательство когерентного скачкообразного вращения магнитных моментов 3d- и 4f-подрешеток.

Инновационный подход к повышению качества сварных соединений из высокопрочных конструкционных сталей

Т.И. Табатчикова, Н.А. Терещенко, И.Л. Яковлева, А.Н. Морозова, Н.З. Гуднев

Реализован инновационный подход к изготовлению сварных соединений из листового проката высокопрочных конструкционных сталей. Для раскроя заготовок предложена гидроабразивная резка, исключающая локальный разогрев металла. Выявлено, что влияние гидроабразивной струи ограничено приповерхностным слоем материала глубиной до 60 мкм. Установлено, что сварные соединения, выполненные из раскроенных заготовок без дополнительной механической зачистки поверхности реза, обладают высоким уровнем механических свойств до температуры – 40°С включительно. Установлена эффективность использования сварочной проволоки нового класса ПП-УТМ для повышения конструктивной прочности сварных соединений в условиях высокоскоростного ударного воздействия, при котором локальное упрочнение металла шва достигается за счет образования мартенсита деформации. Преимущество такого подхода подтверждено в заводских условиях при производстве крупногабаритных сварных конструкций ответственного назначения.

Лазерный оптоволоконный термооптический метод для характеристики приповерхностных слоев твердых тел: разработка и результаты применения для исследования полупроводниковых материалов

А.А. Старостин, В.В. Шангин, А.Т. Лончаков, А.Н. Котов, С.Б. Бобин

Разработана и апробирована на ряде полупроводниковых материалов семейства AIIBVI (ZnSe, HgSe) и AIIIBV (n-InSb) оригинальная лазерная оптоволоконная установка. В основе ее работы лежит термооптический метод, сочетающий в себе принципы термотражения (отклик на изменение амплитуды отраженной волны) и интерферометра Фабри-Перо (отклик на изменение фазы отраженной волны). Длина волны греющего и зондирующего излучения составляет 1470 и 1530 нм соответственно. Установка действует в микросекундном диапазоне импульсов нагрева и благодаря специальной вакуумной камере может перекрывать широкий (от 4.2 до 300 К) интервал температур. 
Создание многослойных покрытий с учетом структурных особенностей отдельных слоев

А.П. Рубштейн, А.Б. Владимиров, Ю.В. Корх, А.Б. Ринкевич, С.А. Плотников, Ю.С. Поносов, В.А. Завалишин, Е.Г. Волкова

Получены многослойные [Ti1-xCx/а-С]n покрытия с прочной межслоевой адгезией и большим содержанием межфазных границ, обеспечивающих повышенные эксплуатационные характеристики покрытий (твердость, трещиностойкость и износостойкость). Хорошая межслоевая адгезия достигнута подбором фазового состава Ti1-xCx слоя. При осаждении слоев происходит когезионное сцепление между одинаковыми фазами (углеродными) и адгезионное сцепление между разными фазами (углеродной и карбидом титана). Межфазные границы, объемная доля которых зависит от массовой доли углерода в Ti1-xCx, тормозят движение и генерацию дислокаций, препятствуя зарождению, ветвлению и распространению трещин, разрушающих покрытие. Покрытия апробированы на металлообрабатывающем инструменте отечественного производства. Результат не уступает лучшим мировым образцам.

Необычная структура квантового эффекта Холла в двойной квантовой яме HgTe/CdHgTe

М.В. Якунин, С.М. Подгорных, М.Р. Попов, В.Н. Неверов, С.С. Криштопенко, B. Jouault, W. Desrat, F. Teppe, Н.Н. Михайлов, С.А. Дворецкий

Обнаружена необычная структура квантового эффекта Холла (КЭХ) в двойной квантовой яме со слоями HgTe критической толщины и туннельнопрозрачным барьером, с проводимостью p-типа. Найденный КЭХ представляет собой возвратную функцию магнитного поля, когда фаза с фактором заполнения i = 1 находится между двумя фазами i = 2 и с ростом поля появляется вновь. При этом часть структуры КЭХ в относительно слабых полях показывает концентрацию дырок в несколько раз меньше, чем это следует из структуры КЭХ в сильных полях; структура в сильных полях реагирует на приложение напряжения затвора или ИК освещение, тогда как структура в слабых полях почти не реагирует; в структуре в сильных полях наблюдается аномально широкое плато i = 2. Показано, что найденные особенности могут быть объяснены без привлечения краевых состояний и коллективных эффектов при правильном учете электронного или дырочного вклада в проводимость от носителей на аномальных уровнях Ландау, а также с учетом боковых максимумов валентной подзоны, которые выполняют роль резервуара, замораживающего часть дырок в слабых полях, но в сильных полях все дырки из него высвобождаются.

Страницы