|
| |
|
Слаботочка Книги вышают по величине Д/я-эффекты в никеле и сплаве 20% Си, 80% Ni даже в области Кюри, где они достигают максимума. Отсюда видно, что большие ДД-эффекты, наблюдаемые в инварных сплавах, не находятся в непосредственной связи с низкими точками Кюри этих сплавов. д) Теоретическое истолкование Д/д-эффекта. В настоящее время не представляется возможным дать полное и строгое обоснование явлениям, связанным с влиянием упругих напряжений на намагниченность ферромагнетиков в области парапроцесса (к которым относится и Д/-эффект). Однако по крайней мере с качественной стороны эти явления можно понять, если исходить из йледующих соображений. Всякие упругие напряжения, вызывающие в какой-то мере изменения межатомных рдсстоянИй кристаллической решетки ферромагнетика, должны в общем случае приводить: а) к изменению обменного взаимодействия между спинами электронов атомов, б) к изменению состояний М- и 45-электронов, что ожет привести к возрастанию или уменьшению среднего числа магнетонов Бора на атом, а следовательно, и общего числа спинов, принимающих участие в ферромагнетизме. Поскольку величина самопроизвольной намагниченности обусловливается силами обмена и числом спинов, участвующих в ферромагнетизме, то оба указанных фактора должны при деформациях решетки вызывать изменения намагниченности насыщения ферромагнетика при данной температуре. Современная квантовомеханическая теория ферромагнетизма не в состоянии дать количественной зависимости обменного взаимодействия в кристаллических решетках от межатомного расстояния; она позволяет лишь высказать весьма общие соображения по данному вопросу, носящие качественный характер (см. гл. I, § 2). В еще худшем положении находится вопрос о влиянии межатомных расстояний на состояние dd- и 45-9лек-тронов. Общие качественные соображения о возможности такого влияния можно получить из зонной теории металлов и анализа экспериментальных данных по измерению магнитных моментов сплавов [20]. Согласно зонной теории при возрастании или уменьшении расстояний между атомами число свободных мест для электронов в частично незаполненных энергетических полосах 3d и 4s вследствие их перекрытия изменяется. Это приводит к перераспределению электронов между подоболочками 9 Зак. 2602. К. П. Белов. Пусть Z. = tha, где а - {Nlg-{-Н)тогда для L получим: 1 Ч с1т=а 3d и 45, а следовательно, к возрастанию или уменьшению числа магнетонов Бора на атом. Форма полос и их положение в никеле, железе и других ферромагнетиках до сих пор не известны, поэтому величина и характер этих изменений не могут быть здесь учтены. Таким образом, при современном состоянии теории магнетизма изменения обменного взаимодействия и энергетического состояния 3d- и 45-электронов, вносимые упругими деформациями, не могут быть количественно определены, и вследствие этого мы не можем даже оценить степень участия каждого из этих факторов в Д/-эффекте. Однако некоторые сведения об этом можно получить, если мы будем исходить из теории Вейсса - Гейзенберга. Теория Вейсса--Гейзенберга хотя количественно и не верна, но является ценной рабочей гипотезой, позволяющей понять целый ряд сложных явлений, протекающих в ферромагнетиках. Связь Д/д-эффекта с изменениями обменного взаимодействия и числа магнетонов Бора, возникающими при упругих деформациях, может быть установлена следующим образом. Согласно Френкелю и Гейзенбергу в уравнении магнитного состояния Вейсса 4 = /оЦМ, + Я), (43) постоянная молекулярного поля N пропорциональна обменному интегралу А, а Iq-абсолютная намагниченность, равная л}а ([а - магнетон Бора, а п можно трактовать как число электронов, принимающих участие в ферромагнетизме). Так как А и п согласно сказанному выше зависят от межатомного расстояния, то мы вправе положить, что N я Iq являются функциями напряжений о. Дифференцируя (43) по о, получим: 1 dl, ll \ Ь 1 dN 1 dis \ П / Т N д. Is 8 / /2 1-- 1- (45) Таким образом, самопроизвольная намагниченность при данной температуре под влиянием напряжений о должна изменяться лишь постольку, поскольку при этом изменяются Iq и N. Влияние о на Iq экспериментально можно изучить только непосредственно вблизи абсолютного нуля температуры, где парапроцесс не мешает этому. Опыты по влиянию растяжения на сплав 36% Ni, 64% Fe (до температур -196° С) показали, что Д/g непрерывно уменьшается. Если на рис. 66 кривую Д/g (t) экстраполировать к абсолютному нулю (273° С), то получим Д/О. Это означает, что по крайней мере при тех напряжениях, которые применялись в наших опытах, если и существует влияние о на Iq, то оно мало и для обнаружения его требуется постановка более тонких опытов. Следовательно, основная причина возникновения Д4-эффекта состоит в том, что растяжение изменяет величину Л, или, иными словами, величину обменного интеграла. Таким образом, полагая в соотношении (45) ---wO, получим: 1 1 алг Ll. (46) 1 dl. 1- i о При приближении к точке Кюри {Т~Ь и 4->0) величина согласно (46) должна быстро возрастать. Последнее, как мы видели, действительно наблюдается на опыте для всех исследованных металлов и сплавов. Следует отметить, что вблизи самой точки Кюри формула (46), выведенная из После подстановки в (44) выражения для L, а также fj ~ 1 (9 - температура Кюри), получим: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 [41] 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 |