Магнитные превращения

Кроме полиморфных превращений, за­ключающихся в перестройке кристаллических решеток, в металлах могут наблюдаться превращения, не приво­дящие к изменению типа решетки. Они заключаются в перестройках электронных оболочек, обусловленных изменением магнитных моментов. Такие превращения называются магнитными.

Известно, что атомы металлов с полностью заполнен­ными электронными оболочками (такие как Na, К, Ag, Аu, Сu и др.) не имеют результирующего магнитного момента. Эти вещества диамагнитны.

Если же внутрен­няя электронная оболочка атомов заполнена не пол­ностью (у таких металлов, как Fe, Co, Cr, Ni и др.), то такие атомы обладают определенным магнитным мо­ментом, а сами вещества могут быть как ферромагнит­ными, так и парамагнитными.

Магнитные превращения заключаются в том, что многие вещества при изменении температуры могут переходить из одного состояния в другое: ферромагнети­ки (такие как Fe, Со, Ni) при повышении температуры переходят в парамагнетики, а при понижении темпера­туры некоторые ферромагнетики переходят в антифер­ромагнетики. Температура, выше которой ферромагнит­ные вещества ведут себя как парамагнетики, называ­ется температурой Кюри; температура, ниже которой ферромагнетики переходят в антиферромагнитное со­стояние, называется температурой Нееля. Температура Кюри для железа 768 °С, никеля 358 °С, кобальта 1120 °С. Антиферромагнитные свойства обнаруживаются у хрома при температуре ниже 38 °С, у марганца - ниже - 100 °С. Обнаруживаются они также и у многих редко­земельных металлов.

Существуют и другие магнитные явления, такие как метамагнетизм, т. е. смещение температуры перехода от ферромагнитного к антиферромагнитному под действи­ем магнитного поля (температура Нееля сдвигается в область более высоких температур).

Магнитные превращения, так же как и полиморфные, играют большую роль в технике, особенно в энергетиче­ском машиностроении. Одним из важных явлений, свя­занных с протеканием магнитных превращений, являет­ся магнитострикция, т. е. изменение размеров кристаллов при переходе металла из парамагнитного состояния в ферромагнитное (ниже точки Кюри) различное по ве­личине для разных кристаллографических направлении. Магнитострикция может возникать и в результате на­магничивания образца под действием приложенного внешнего магнитного поля.

Константой магнитострикцииl называют относительное удлинение образца в направ­лении поля при его намагничивании до насыщения. Константа магнитострикции может быть положительной и отрицательной (т.е. образец под действием поля и в результате магнитных превращений может не только удлиняться, но и сжиматься). У никеля, например, l от­рицательная, при намагничивании никеля происходит уменьшение образца в направлении намагниченности, поэтому растяжение образца в магнитном поле затруд­няет процесс намагничивания, сжатие же, наоборот, об­легчает. У железа константа магнитострикции положи­тельна, при намагничивании образец удлиняется в на­правлении магнитного поля.

В монокристаллах константа магнитострикции зависит от кристаллографических направлений. В поликристаллических веществах, как правило, магнитострикция изотропна, т. е. одинакова для любого направления образца.

Дата добавления: 2014-01-05