АНОМАЛІЇ АКУСТИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ХРОМУ

В ОБЛАСТІ МАГНІТНИХ ФАЗОВИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ

Ю.О. Семеренко¹, І.В. Головченко², І.С. Головін³

¹ ФТІНТ НАН України ім. Б.І. Веркіна, Харків, Україна

² Украінська Інженерно Педагогічна Академія, Харків, Україна

³ Technical University of Braunschweig, Institute for Materials, Germany

В хромі спостерігаються магнітні фазові перетворення, що супроводжуються структурними перетвореннями I роду: в точці Нееля Т_N »309К хром переходить із парамагнітного в антиферомагнитний (АФМ) стан, а при температурі спін-флоп переходу T_SF »124K змінюється вектор поляризації хвиль спінової щільності за рахунок перекидання спінів на 90° відносно хвильового. Нижче Т_N хром переходить із ОЦК в орторомбічну фазу, а при T_SF – в тетрагональну кристалічну модифікацію.

На частотах 4, 89kHz були вивчені температурні залежності декременту d (T) та динамічного модуля Юнга Е(T) монокристалів Cr [1,2]. Окрім очікуваних аномалій, зв’язаних з фазовими перетвореннями, в інтервалі T_SF £ T £ T_N вперше спостерігалась сильна залежність d та E від амплітуди акустичної деформації e₀. Встановлено, що попередня пластична деформація приводить до розмиття та розщеплення піка на залежності d(Т) та провалу на Е(Т) поблизу T_N, а також до зсуву середньої величини T_N в область більш високих температур. Витримка зразків при кімнатній температурі призводить до часткового повернення параметрів вказаних аномалій. Також вивчені акустичні властивості невідпалених зразків полікристалічного хрому чистотою 99.99% з вмістом C+N »0.01% на частотах 75, 1.5 та 2.5kHz при термоциклюванні 5¸325K. Залежності Е(T), отримані різними методами, якісно погоджуються між собою. В той же час, залежності d(T) мають значні відмінності. Так в експериментах на частоті 88kHz не спостерігаються піки поглинання при Т_N та при T_SF. Найбільш цікавим ефектом, який не спостерігався раніш, є гістерезис акустичних властивостей, що спостерігається при термоциклюванні невідпалених зразків. При охолодженні значення Е суттєво вище значень, виміряних при нагріванні. Гістерезис на залежностях d(T) має більш складний характер. При цьому Т_N та T_SF, виміряні при охолодженні, менші від температур, що реєструються при нагріванні; у відпалених зразках цей ефект відсутній. Вказана поведінка акустичних властивостей може бути пов’язана зі зміною АФМ доменної структури в полікристалах Cr під дією термопружних напружень, що обумовлені анізотропією теплового розширення кристалітів в орторомбічній та тетрагональній фазах полікристалів Cr. У невідпалених зразках в області температур нижче Т_N зареєстровано пік поглинання, який не спостерігався в монокристалах. Температура піка T_P зростає з ростом частоти коливань, що свідчить про релаксаційну природу пика. Встановлена експоненціальна залежність часу релаксації від температури, визначені активаційні параметри: енергії активації 1.13eV та частотний фактор n₀=3´10²⁵ s^-1. Аномально високе значення n₀ свідчить про те, що цей процес релаксації контролюється більш складним механізмом, чим прості некорельовані перескоки окремих атомів. Відпал зразків призводить до зникнення піка. Відсутність піка в монокристалах та у відпалених зразках дає можливість припустити, що відповідні релаксатори знаходяться в міжкристалітних границях, а ефективність їх дії залежить від технологічних умов приготування зразків.

[1] Л.Н. Паль-Валь, П.П. Паль-Валь, В.Я. Платков, В.К. Сульженко. ФТТ 28, 3577 (1986).

[2] П.П. Паль-Валь, Л.Н. Паль-Валь, В.К. Сульженко. ФММ 67, 103 (1989).