Объемная магнитострикция сплавов Fe-Ga: расчет из первых принципов

Автор: Матюнина М.В., Бучельников В.Д., Загребин М.А., Соколовский В.В.

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика @vestnik-susu-mmph

Рубрика: Физика

Статья в выпуске: 2 т.12, 2020 года.

Бесплатный доступ

Представлены исследования магнитных и магнитоупругих свойств кристаллических структур A2 и D03 сплавов Fe100-xGax (x = 18 - 22 ат.%), выполненные при помощи теории функционала плотности. Расчеты выполнены при помощи программного пакета SPR-KKR. Рассчитаны обменные интегралы, значения объемной магнитоупругой постоянной B0 и объемной магнитострикции ∆V/V. Полученная зависимость констант магнитного обменного взаимодействия от параметра кристаллической решетки является убывающей функцией как для структуры A2 так и для D03. Показано, что ферромагнитное взаимодействие между атомами железа в первой координационной сфере усиливается с ростом концентрации Ga в полностью неупорядоченной фазе A2, в то время как в упорядоченной кристаллической структуры D03 данное взаимодействие ослабляется. Рассчитанные величины ∆V/V для различных композиций сплавов Fe100-xGax лежат в области отрицательных значений. Зависимость объемной магнитострикции от содержания Ga является возрастающей функцией для структуры A2 и убывающей ∆V/V для фазы D03. Характер зависимости объемной магнитострикции от концентрации Ga структуры A2 согласуется с экспериментальными данными и с результатами, полученными для соединений на основе Ni.

Еще

Обменное взаимодействие, объемная магнитострикция, первопринципные вычисления

Короткий адрес: https://readera.org/147234110

IDR: 147234110   |   DOI: 10.14529/mmph200207

Список литературы Объемная магнитострикция сплавов Fe-Ga: расчет из первых принципов

  • Buschow, K.H.J. (ed.) Handbook of Magnetic Materials / K.H.J. Buschow (ed.). - North Holland, 2012. - Vol. 20. - 380 p.
  • Clark, A.E. Extraordinary magnetoelasticity and lattice softening in bcc Fe-Ga alloys / A.E. Clark, K.B. Hathaway, M. Wun-Fogle et al. // J. of Applied Physics. - 2003. - Vol. 93, Iss. 10. -P. 8621-8623.
  • Srisukhumbowornchai, N. Large magnetostriction in directionally solidified FeGa and FeGaAl alloys / N. Srisukhumbowornchai, S. Guruswamy // J. of Applied Physics. - 2001. - Vol. 90, Iss. 11. -P. 5680-5688.
  • Xing, Q. Structural investigations of Fe-Ga alloys: Phase relations and magnetostrictive behavior / Q. Xing, Y. Du, R.J. McQueeney, T.A. Lograsso // Acta Materialia. - 2008. - Vol. 56, Iss. 16. -P. 4536-4546.
  • Wu, R. Origin of large magnetostriction in Fe-Ga alloys / R. Wu // J. of Applied Physics. -2002. - Vol. 91, Iss. 10. - P. 7358-7360.
  • Wang, H. Understanding strong magnetostriction in Fe100-xGax alloys / H. Wang, Y.N. Zhang, R.Q. Wu et al. // Scientific Reports. - 2013. - Vol. 3. - P. 03521.
  • Gao, F. Volume magnetostriction of Fe81(Ga1-xGex)19 alloys / F. Gao, Ch. Jiang, J. Liu, H. Xu // J. of Applied Physics. - 2006. - Vol. 100, Iss. 12. - P. 123916.
  • Bormio-Nunes, C. Volume magnetostriction and structure of copper mold-cast polycrystalline Fe-Ga alloys / C. Bormio-Nunes, M.A. Tirelli, R. Sato Turtelli et al. // J. of Applied Physics. - 2005. -Vol. 97, Iss. 3. - P. 033901.
  • Zhang, Y. First principles determination of the rhombohedral magnetostriction of Fe100-xAlx and Fe:00-xGax alloys / Y. Zhang, H. Wang, R. Wu // Physical Review B. - 2012. - Vol. 86, Iss. 22. -P. 224410.
  • Wang, H. Ab initio studies of the effect of nanoclusters on magnetostriction of Fe1-xGax alloys / H. Wang, Y.N. Zhang, T. Yang, Z.D. Zhang, L.Z. Sun, R. Q. Wu // Applied Physics Letters. - 2010. -Vol. 97, Iss. 26. - P. 262505
  • Матюнина, М.В. Моделирование ромбоэдрической магнитострикции в сплавах Fe-Ga / М.В. Матюнина, М.А. Загребин, В.В. Соколовский, В.Д. Бучельников // Вестник ЮУрГУ. Серия «Математическое моделирование и программирование». - 2019. - Т. 12, № 2. - С. 158-165.
  • Chikazumi, S. Physics of Ferromagnetism / S. Chikazumi. - New York, Oxford University Press, 1997. - 672 p.
  • Ebert, H. Calculating condensed matter properties using the KKR-Green's function method-recent developments and applications / H. Ebert, D. Ködderitzsch, J. Minar // Reports on Progress in Physics. - 2011. - Vol. 74, no. 9. - P. 096501.
  • Perdew, J.P. Generalized gradient approximation made simple / J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof // Physical Review Letters. - 1996. - Vol. 77, Iss. 18. - P. 3865-3868.
  • Tremolet de Lacheisserie Magnetism, E.W. (Ed.) Magnetism / E.W. Tremolet de Lacheisserie (Ed.), D. Gignoux (Ed.), M. Schlenker (Ed.). - Springer-Verlag New York, 2005. - 518 p.
  • Khovaylo, V.V. Phase transitions in Ni2+xMn1-xGa with a high Ni excess / V.V. Khovaylo, V.D. Buchelnikov, R. Kainuma, V.V. Koledov, M. Ohtsuka, V.G. Shavrov, T. Takagi, S.V. Taskaev, A.N. Vasiliev // Physical Review B. - 2005. - Vol. 72, Iss. 22. - P. 224408.
Еще
Статья научная