Обменного интеграла

С ростом температуры испытаний разница в свойствах облученного и необлученного материала уменьшается.

Деформация облученного материала за пределом текучести характеризуется значительной неоднородностью и пластическое течение сосредоточено в полосах скольжения (полосах Людерса); линии скольжения пересекаются и переходят одна в другую с помощью поперечного скольжения.

5 — ови т Ср облученного материала

облученного материала; 5 — то же,

/ —тср; 2 — тср/ств; 3 — вв',4 и 5 — стви т Ср облученного материала

5 — 0В и т Ср облученного материала

I тср; 2 ^Ср/^В' 3 — °„ 5 — а ви т Ср облученного материала

тгт) облученного материала

зация, смещение атомов из узлов решетки с образованием 'пар •Френкеля (вакансия — межузельный атом), атомные замещения, пики смещения (зоны повышенной концентрации дефектов) , ядерные превращения [35]. !Эти явления вызывают изменения химического состава или физических свойств материала. В твердых кристаллических телах они вызывают нарушения решетки, вносят изменения в структуру кристалла. Эти изменения получили название радиационных нарушений, основой их являются атомные дефекты. При нагревании облученного материала часть дефектов исчезает, например, при аннигиляции пар Френкеля, а часть трансформируется в дефекты другого типа, образуя дивакансии, экстраплоскости, пустоты и т. п. [5]. При этом свойства 'вещества частично восстанавливаются.

Модуль упругости. Модуль упругости поликристаллического графита с ростом флюенса быстро увеличивается, затем наступает стабилизация его. Для облученного графита, согласно данным работы [178], статический модуль упругости, определенный из диаграмм напряжение — деформация, и динамический модуль упругости, измеренный по ультразвуковой методике, практически равны. Поэтому для облученного материала измерение модуля сводится к определению резонансной частоты или скорости прохождения ультразвука через измеряемый образец.

тов Sc, Sa соответственно по осям с и а, а также пределом прочности при сжатии облученного материала.

Рисунок 1.3.3 — Зависимость обменного интеграла от соотношения air

При отрицательном знаке обменного интеграла соседние атомы выстраиваются антипараллельно, а магнитные моменты соседних пар атомов оказываются взаимно скомпенсированными (рисунок 1.3.4, б). Такие вещества называются антифетюмагнитными, они по свойствам близки к парамагнитным (% = 10"!... 10"^.

Здесь 2?0 — энергия двух невзаимодействующих (изолированных) атомов; А — энергия обменного взаимодействия, или обменный интеграл. Знак обменного интеграла (положительный или Отрицательный) зависит в основном . от расстояния между атомами. Для параллельной ориентации спинов, т. е. для ферромагнитных материалов, А > 0; 5 — интеграл неортогональности (0 =s; S sg 1); К, — энергия электростатического взаимодействия электронов между собой 'и ядер между собой (т, и. кулонов-ская энергия); эта энергия по знаку отрицательна, а по абсолютной величине меньше А. Параллельная ориентация спинов электронов, обменивающихся местами, отражается знаком минус, а антипараллельная — знаком плюс.

Зависимость обменного интеграла А различных тел от отношения -j- (кривая Бете) показана на рисг 40.

Антиферромагнетизм подобен ферромагнетизму с той разницей, что ниже критической температуры, которая называется точкой Нееля, атомные магнитные моменты ориентируются антипараллельно друг другу (рис. 45, в). Антипараллельная упорядоченная ориентация спиновых магнитных моментов соседних узлов решетки кристалла (соответствует отрицательному знаку обменного интеграла) не вызывает спонтанной намагниченности, так как спиновые моменты компенсируют друг друга; примером может служить магнитная структура антиферромагнетика МпО

Рисунок 1.3.3 - Зависимость обменного интеграла от соотношения air

При отрицательном знаке обменного интеграла соседние атомы выстраиваются антипараллельно, а магнитные моменты соседних пар атомов оказываются взаимно скомпенсированными (рисунок 1.3.4, б). Такие вещества называются антгарерромагнитными, они по свойствам близки к парамагнитным (% ~ 10"'... 10"~).

Знак обменного интеграла определяет, какая ориентация спинов у электронов, участвующих в образовании обменной связи, является выгодной, — параллельная или аитипараллельная. При положительном знаке интеграла (J >• 0) обменная энергия будет отрицательной и энергия системы в целом будет уменьшаться в том случае, если спиновые моменты атомов S; и S; будут параллельны друг другу: St Ф IS;. Как видно из рис. И. 9, а, это должно иметь место у железа, кобальта и никеля. Спинам электронов недостроен-

а — зависимость обменного интеграла от отношения параметра решетки а к диаметру Л внутренней недостроенной оболочки переходных элементов группы железа; б — ориентация спинов электронов внутренних недостроенных оболочек в ферромагнетиках

При отрицательном знаке обменного интеграла энергетически выгодным становится антипараллельное расположение спинов у соседних атомов решетки. Поэтому Мп и Сг, у которых / < 0, не обладают ферромагнитными свойствами. Если, однако, постоянную решетки Мп слегка увеличить так, чтобы отношение aid оказалось порядка 1,5, то можно ожидать, что марганец станет ферромагнетиком. Эксперимент подтверждает это. Так, введение в Мп небольшого количества азота вызывает увеличение параметра решетки и приводит к появлению ферромагнетизма. Ферромагнитными являются также сплавы Мп — Си — А1 (сплавы Гейслера) и соединения MnSb, MnBi и др., в которых атомы марганца находятся на расстояниях, больших, чем в решетке кристалла чистого марганца.

Таким образом, наличие в атоме внутренних недостроенных электронных оболочек и положительный знак обменного интеграла, обусловливающий параллельную ориентацию спинов, являются теми условиями, при которых возникает ферромагнетизм.