УДК 548.736.4:538.214.221 ВПЛИВ ЗАМІЩЕННЯ Co ФЕРУМОМ ...
УДК 548.736.4:538.214.221 ВПЛИВ ЗАМІЩЕННЯ Co ФЕРУМОМ ...
УДК 548.736.4:538.214.221 ВПЛИВ ЗАМІЩЕННЯ Co ФЕРУМОМ ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
ISSN 2078-5615. Вісник Львівського університету. Серія хімічна. 2011. Випуск 52. С. 121–125<br />
Visnyk of the Lviv University. Series Chemistry. 2011. Issue 52. P. 121–125<br />
<strong>УДК</strong> <strong>548.736.4</strong>:<strong>538.214.221</strong><br />
<strong>ВПЛИВ</strong> <strong>ЗАМІЩЕННЯ</strong> <strong>Co</strong> <strong>ФЕРУМОМ</strong> НА МАГНІТНІ<br />
ВЛАСТИВОСТІ СПОЛУКИ Sm<strong>Co</strong>9Si4<br />
Ю. Гореленко, Л. Ромака, Ю. Стадник<br />
Львівський національний університет імені Івана Франка,<br />
вул. Кирила і Мефодія, 6, 79005 Львів, Україна<br />
e-mail: romakal@franko.lviv.ua<br />
Досліджено магнітні властивості зразка Sm<strong>Co</strong> 5,5Fe 3,5Si 4 в інтервалі температур 2–1 100 K<br />
та вивчено вплив заміщення Со атомами Феруму на магнітні характеристики сполуки<br />
Sm<strong>Co</strong> 9Si 4 структурного типу CeNi 8,5Si 4,5. Для визначення природи магнітної взаємодії ренгенографічно<br />
досліджено напрям осі легкого намагнічування.<br />
Ключові слова: інтерметалід, сполуки кобальту, намагніченість, магнітна кристалічна<br />
анізотропія.<br />
Особливий інтерес до класу інтерметалевих сполук рідкісноземельних металів<br />
(R) зумовлений існуванням цікавих фізичних ефектів – проміжної валентності,<br />
важких ферміонів, співіснуванням надпровідності та магнетизму, створенням на<br />
основі інтерметалідів нових магнітно-жорстких матеріалів з високою магнітною<br />
енергією тощо. Зокрема, широко вивчають магнітні властивості сполук, що містять<br />
як рідкісноземельні 4f-метали, так і 3d-елементи з тріади Феруму (Манґан, Ферум,<br />
Кобальт, Нікель). Попередні дослідження тернарних силіцидів R<strong>Co</strong>9Si4 (R = Y, Sm,<br />
Gd, Tb) [1, 2] зі структурою типу CeNi8,5Si4,5 засвідчили, що вони мають високі магнітні<br />
характеристики і можуть бути перспективними для створення нових магнітних<br />
матеріалів. За даними вимірювань магнітних властивостей, наведених у [3], сполука<br />
Nd<strong>Co</strong>9Si4 є феромагнетиком з високою температурою Кюрі (~1 065 К). Відомо, що<br />
модифікація компонентного складу вихідних сполук шляхом часткової заміни<br />
елементів може приводити до поліпшення їхніх магнітних властивостей. Проведене<br />
нами дослідження твердого розчину Nd<strong>Co</strong>9–xFexSi4 та вивчення впливу заміщення Со<br />
атомами Феруму на магнітні характеристики вихідної сполуки Nd<strong>Co</strong>9Si4 засвідчили,<br />
що значення температури Кюрі та намагніченості зразків твердого розчину зростають<br />
пропорційно до вмісту Феруму [4]. Отже, дослідження впливу Феруму на магнітні<br />
властивості силіцидів R<strong>Co</strong>9Si4 мають прагматичну мету модифікації магнітних<br />
характеристик інтерметалідів для пошуку перспективних магнітних матеріалів. Наша<br />
мета − вивчення впливу Феруму на магнітну поведінку тернарного силіциду<br />
Sm<strong>Co</strong>9Si4.<br />
Зразки сплавів твердого розчину Sm<strong>Co</strong>9–xFexSi4 (х = 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,5) виготовлено<br />
методом електродугового плавлення шихти вихідних компонентів в атмосфері<br />
очищеного аргону. Чистота вихідних компонентів становила, мас. %: Sm – 99,9,<br />
<strong>Co</strong> – 99,99, Fe – 99.99, Si – 99.999. Гомогенізувальний відпал проводили у вакуумованих<br />
(0,1 Па) ампулах з кварцового скла за 1 070 К протягом 960 год з наступним<br />
гартуванням у холодній воді. Склад зразків контролювали за допомогою рентге-<br />
____________________________<br />
© Гореленко Ю., Ромака Л., Стадник Ю., 2011
122<br />
Ю. Гореленко, Л. Ромака, Ю. Стадник<br />
ISSN 2078-5615. Вісник Львівського університету. Серія хімічна. 2011. Випуск 52<br />
нографічного (дифрактометр HZG-4а, FeKα-випромінювання) та металографічного<br />
(електронний мікроскоп JEOL-840A) аналізів. Магнітні властивості виміряно з використанням<br />
екстракційного магнетометра в інтервалі температур 2–1 100 К. Для визначення<br />
напряму осі магнетокристалічної анізотропії (ВЛН) полікристалічний зразок,<br />
подрібнений у порошок з розміром частинок
Ю. Гореленко, Л. Ромака, Ю. Стадник<br />
ISSN 2078-5615. Вісник Львівського університету. Серія хімічна. 2011. Випуск 52<br />
Рис. 2. Температурна залежність намагніченості зразка Sm<strong>Co</strong> 5,5Fe 3,5Si 4<br />
У працях [5–7] з’ясовано, що рідкісноземельним сполукам з великим вмістом<br />
Со, за температур, нижчих від кімнатної, властива переорієнтація магнітних моментів<br />
атомів, і це призводить до особливостей у залежності σ(T). До того ж, ці особливості<br />
наявні і в сполуках з ітрієм, атоми якого є у стані 1 S0, з чого випливає, що в<br />
інтерметалідах типу R<strong>Co</strong>9Si4 визначальну роль у формуванні магнетокристалічної<br />
анізотропії відіграє 3d-компонент.<br />
Для визначення природи магнітної взаємодії за кімнатної температури<br />
рентгенографічним методом досліджено напрям осі легкого намагнічування (осі магнетокристалічної<br />
анізотропії) шляхом порівняння дифрактограм нетекстурованого<br />
(рис. 3, а) та орієнтованого у сталому магнітному полі (0,4 Тл) (див. рис. 3, б) порошку<br />
сплаву Sm<strong>Co</strong>5,5Fe3,5Si4. Зміна інтенсивностей відбить та аналіз hkl-рефлексів свідчать<br />
про наявність у сполуці напряму осі легкого намагнічення в базисній площині.<br />
Аналіз міжатомних віддалей у структурі фаз R<strong>Co</strong>9-xFexSi4 виявив зменшення<br />
віддалей (<strong>Co</strong>, Fe)–(<strong>Co</strong>, Fe) (0,233, 0,239 нм) порівняно з сумою атомних радіусів <strong>Co</strong> і<br />
Fe (r<strong>Co</strong> = 0,125нм, rFe = 0,127 нм), що разом зі значним вмістом перехідного металу<br />
свідчить про можливий переважний вплив прямої обмінної взаємодії між сусідніми<br />
3d-атомами (<strong>Co</strong>,Fe)–(<strong>Co</strong>,Fe), яка є набагато сильнішою, ніж взаємодія між іншими<br />
атомами. Цей висновок узгоджується з виконаним у [3] аналізом магнітних властивостей<br />
сполук R<strong>Co</strong>9Si4, що містять як атоми “магнітних” рідкісноземельних елементів<br />
(Pr, Nd, Gd, або Tb), так і “діамагнітних” (Y або La) металів, який засвідчив, що<br />
високі значення температур Кюрі досліджуваних фаз зумовлені, насамперед,<br />
переважною взаємодією <strong>Co</strong>–<strong>Co</strong>.<br />
Отже, результати дослідження довели, що легування феромагнітної<br />
інтерметалевої сполуки Sm<strong>Co</strong>9Si4 Ферумом приводить до позитивних змін –<br />
зменшення точки Кюрі та збільшення намагніченості за кімнатної температури.<br />
123
124<br />
Ю. Гореленко, Л. Ромака, Ю. Стадник<br />
ISSN 2078-5615. Вісник Львівського університету. Серія хімічна. 2011. Випуск 52<br />
Рис. 3. Дифрактограми нетекстурованого (а) та орієнтованого<br />
у магнітному полі (б) порошків зразка Sm<strong>Co</strong> 5,5Fe 3,5Si 4<br />
Роботу виконано за ґрантом Міністерства освіти і науки України<br />
№ 0111U001088.<br />
____________________________<br />
1. Skolozdra R.V., Shcherba I.D., Bodak O.I. et al. Magnetic properties, electronic<br />
structure and X-ray spectra of R<strong>Co</strong>9Si4 compounds (R = Y, Gd, Tb) // J. Alloys <strong>Co</strong>mpd.<br />
2000. Vol. 296. P. 272–275.<br />
2. Гореленко Ю., Ромака Л., Щерба І. та ін. Магнітні властивості та електронна<br />
структура сполук R<strong>Co</strong>9Si4 (R = Sm, Y, Gd, Tb) // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. хім. 2003.<br />
Вип. 43. С. 62–68.<br />
а<br />
б
Ю. Гореленко, Л. Ромака, Ю. Стадник<br />
ISSN 2078-5615. Вісник Львівського університету. Серія хімічна. 2011. Випуск 52<br />
3. Weihua T., Jingkui L., Guanghui R., Fumong Y. Structure and magnetic properties of<br />
Nd<strong>Co</strong>13–xSix // J. Appl. Phys. 1995. Vol. 78(3). P. 1884–1886.<br />
4. Gorelenko Yu., Romaka L., Fruchart D. et al. Crystal structure and magnetic properties<br />
of the Nd<strong>Co</strong>9-xFexSi4 solid solution // J. Alloys <strong>Co</strong>mpds. 2005. Vol. 392. P. 81–83.<br />
5. Buschow K.H.J., Hu S.J., Tegus O. et al. Anisotropy and spin-reorientations in <strong>Co</strong>-rich<br />
rare earth compounds // J. Alloys <strong>Co</strong>mpds. 2001. Vol. 317–318. P. 2–7.<br />
6. Gu Z.F., Zeng D.C., Liu Z.Y. et al. Spin reorientation in RFe11–x<strong>Co</strong>xTi compounds (R =<br />
Tb, Er, Y). // J. Alloys <strong>Co</strong>mpd. 2001. Vol. 321. P. 40–45.<br />
7. Kou X.C., Zhao T.S., Grössinger R. Ac-susceptibility anomaly and magnetic anisotropy<br />
of R2<strong>Co</strong>17 compounds, with R = Y, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Lu<br />
// Phys. Rev. B. 1992. Vol. 46. N. 10. P. 6225–6235.<br />
EFFECT OF <strong>Co</strong> BY IRON REPLACEMENT<br />
ON MAGNETIC PROPERTIES OF Sm<strong>Co</strong>9Si4 COMPOUND<br />
Yu. Gorelenko, L. Romaka, Yu. Stadnyk<br />
Ivan Franko National University of Lviv,<br />
Kyryla & Mefodiya Str., 6, 79005 Lviv, Ukraine<br />
e-mail: romakal@franko.lviv.ua<br />
Magnetic properties of the Sm<strong>Co</strong> 5,5Fe 3,5Si 4 sample in the 2–1 100 K temperature range were<br />
investigated. The effect of Со by Fe substitution on magnetic characteristics of the Sm<strong>Co</strong> 9Si 4<br />
compound with CeNi 8.5Si 4.5 type of structure was studied. For determination of the magnetic<br />
interactions origin in the alloy the easy axis magnetizing direction was found used X-ray pattern of<br />
the aligned, in static magnetic field, powder.<br />
Key words: intermetallics, cobalt compounds, magnetization, easy magnetization axis.<br />
ВЛИЯНИЕ ЗАМЕЩЕНИЯ Сo ФЕРРУМОМ<br />
НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЯ Sm<strong>Co</strong>9Si4<br />
Ю. Гореленко, Л. Ромака, Ю. Стаднык<br />
Львовский национальный университет имени Ивана Франко,<br />
ул. Кирилла и Мефодия, 6, 79005 Львов, Украина<br />
e-mail: romakal@franko.lviv.ua<br />
Исследовано магнитные свойства сплава Sm<strong>Co</strong> 5,5Fe 3,5Si 4 в области температур 2–1 100 K<br />
и изучено влияние замещения Со атомами железа на магнитные характеристики соединения<br />
Sm<strong>Co</strong> 9Si 4 со структурой типа CeNi 8,5Si 4,5. Для определения природы магнитного взаимодействия<br />
ренгенографически определено направление оси лёгкого намагничивания.<br />
Ключевые слова: интерметаллид, соединения кобальта, намагниченность, магнетокристаллическая<br />
анизотропия.<br />
125<br />
Стаття надійшла до редколегії 22.10.2010<br />
Прийнята до друку 24.12.2010