АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХРОМА

В ОБЛАСТИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

П.П. Паль-Валь¹, Л.Н. Паль-Валь¹, Yu.А. Semerenko¹, И.С. Головин²

¹ ФТИНТ НАН Украины им. Б.И. Веркина, Харьков, Украина

² Technical University of Braunschweig, Institute for Materials, Braunschweig, Germany

В хроме наблюдаются магнитные фазовые переходы, сопровождающиеся структурными превращениями первого рода: в точке Нееля Т_N »309К хром переходит из парамагнитного в антиферромагнитное (АФМ) состояние, а при температуре спин-флоп перехода T_SF »124K изменяется вектор поляризации волн спиновой плотности за счет опрокидывания спинов на 90° относительно волнового. Ниже Т_N хром переходит из ОЦК в орторомбическую фазу, а при T_SF – в тетрагональную кристаллическую модификацию.

На частоте 89kHz были изучены температурные зависимости декремента d (T) и динамического модуля Юнга Е(T) монокристаллов Cr [1,2]. Кроме ожидаемых аномалий, связанных с фазовыми переходами, в интервале T_SF £ T £ T_N была впервые обнаружена сильная зависимость d и E от амплитуды акустической деформации e₀. Установлено, что предварительная пластическая деформация приводит к размытию и расщеплению пика на зависимости d(Т) и провала на Е(Т) вблизи T_N, а также к смещению средней величины T_N в область более высоких температур. Длительный отдых образцов при комнатной температуре приводил к частичному возврату параметров указанных аномалий. Также изучены акустические свойства неотожженных образцов поликристаллического хрома чистотой 99.99% с содержанием C+N порядка 0.01% на частотах 75, 1.5 и 2.5kHz при термоциклировании в области температур 5¸325K. Зависимости Е(T), полученные различными методами, качественно согласуются между собой. В то же время, зависимости d(T) имеют существенные отличия. В частности, не наблюдались пики поглощения при Т_N и при T_SF при измерениях на частоте 88kHz. Наиболее интересным эффектом, который не отмечался ранее, является гистерезис акустических свойств, наблюдаемый при термоциклировании неотожженных образцов. При охлаждении значения Е заметно выше значений, измеренных при отогреве. Гистерезис на зависимостях d(T) имеет более сложный характер. При этом Т_N и T_SF, измеренные при охлаждении, меньше температур, регистрируемых при нагреве; в отожженных образцах этот эффект отсутствует. Указанное поведение акустических свойств может быть связано с изменением АФМ доменной структуры в поликристаллах Cr под действием термоупругих напряжений, обусловленных анизотропией теплового расширения кристаллитов в орторомбической и тетрагональной фазах поликристаллов Cr. В неотожженных образцах в области температур ниже Т_N обнаружен пик поглощения, который не наблюдался в монокристаллах. Температура пика T_P растет с ростом частоты колебаний, что говорит о релаксационной природе пика. Установлена экспоненциальная зависимость времени релаксации от температуры и определены активационные параметры: энергия активации 1.13eV и частотный фактор 3´10²⁵ s^-1. Аномально высокое значение n₀ свидетельствует о том, что данный процесс релаксации контролируется более сложным механизмом, чем простые некоррелированные перескоки отдельных атомов. Отжиг образцов приводит к исчезновению пика. Отсутствие пика в монокристаллах и в отожженных образцах позволяет высказать предположение, что соответствующие релаксаторы сосредоточены в межкристаллитных границах, а эффективность их действия зависит от технологических условий приготовления образцов.

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).