44Аморфты металдар құрылысы. Меншікті кедергі. Орташа атомдық магнит моменті.

 Аморфты денелер.Атомдарының ретті орналасуы алыс қашықтықтарда да қайталанып отыруымен сипатталатын кристалдық денелерден аморфты денелердің айырмашылығы, мұнда тек жуық тәртіп қана орын алады.Кейбір заттар кристалл және аморфтық түрде де бола алады.

Кристалл және аморфты денлердің айырмашылығы, әсіресе жылулық қасиеттерінен қатты білінеді. Кристалл денелердің белгілі балқу температурасы болады. Кристалл заттың балқу графигінде горизонталь бөлік бар, ол балқу температурасының балқу процесінің барлық кезеңдерінде тұрақты екенін көрсетеді. Аморфты денелерде белгілі балқу температурасы жоқ. Қыздырған кезде аморфты дене жұмсарады, оның молекулалары өз көршілерінен оңай айырыла бастайды, оның тұтқырлығы кемиді, ал жеткілікті жоғары температурада ол өзін тіпті тұтқырлығы аз сұйық тәрізді ұстайды. Аморфты денелердің балқу графигінде горизонталь бөлік жоқ. Сондықтан қатты аморфты денелерді өте тұтқыр сұйық деп қарастыруға болады. Олар толық-изотропты.Көптеген денелерді аморфтық күйден кристалдық күйге және керісінше өткізуге болады. Мысалы, кәдімгі шыныны белгілі температурада ұстап тұрса, онда ол ұсақ кристалдарға айналып шыны бұлдырланып кетеді.Аморфты денелерді шыңдауға да болады. Егер аморфты денені жеткілікті жоғары температураға дейін қыздырып, молекулаларды  белгілі бір қалыпта орналасуына дейін жеткізіп, сосын оны тез салқындатсақ, онда салқындату алдындағы молекулалардың қалыптары сақталып қалады. Мұндай күйде аморфты денелердің тепе-теңдік күйге өтуі өте баяу жүреді, тіптен ақырына дейін жетпейді де. Сондықтан оның шыныққаннан кейінгі күйі ұзақ уақыт сақталып қалуы мүмкін. Жоғары температурада дененің көлемі төменгі температурадағы көлемге қарағанда үлкен.Өте тез шыңдау кезінде беттік қабат ішкі қабаттарға қарағанда ертерек қатаяды да, қатты қабыршақ түзеді. Ішкі бөліктері  салқындағанда олар сығылады, сөйтіп ішкі және сыртқы қабат арасында күшті кернеулік пайда болып, ол денені бұзуға дейін жеткізуі мүмкін. Ішкі кернеуліктер анизотропия тудырады, олар оптикалық әдістермен жеңіл бақыланады.Мұндай кернеулікті тағы да қыздырып және содан кейінгі баяу салқындату арқылы жоюға болады. Мысалы, астрономиялық құралдар үшін үлкен мөлшердегі оптикалық линзаларды дайындағанда, шыны дененің салқындатылуы бірнеше айға созылады.

     

45 Аморфты ферро-, ферри-және ферромагнетиктер. Аморфты магнтиктер – белгілі бір магнеттик атомдық құрылымға ие (мыалы, шектелген температуралар интервалындағы аморфты атомдық құрылымға ие ферромагнетиктер) магнитті материалдырдың класы. Аморфты материалдардың болатындығы туралы теориялық түсінік 1960 жылдары пайда бола бастады. Алынған аморфты материалдардың магниттік қасиетттері кристаллдық магниттік материалдардан кем емес немесе оларға жақын , бірақ оларды алудың жолдары оңайырақ. Аморфты материалдардың магниттік күйінің ерекшеліктері – заттардың аморфты күйінің ерекшеліктерімен анықталады, яғни алыс реттіліктің болмауымен атомдарының жақын реттілігімен, термодинамикалық әркелкілік, атомдық магниттік моменттердің флуктуациясымен, анизотропиялық әсерлесулер. Келтірілген флуктуациялар мен топологиялық ерекшеліктер аморфты заттардың атомдық сеткасын құруда аморфты материалдардың магниттік құрылымын түзеді. Теориялық және эксперименттік зерттеулер аморфты материалдардығ келесі типтері бер екендігін көрсетті: ферромагнетиктер(ФМ), спиндік шынылар, ферримагнетиктер(ФИМ), реттелмеген ферромагнетиктер, реттелмеген ферримагнетиктер. Аморфты материалдардың соңғы екі типін сәйкесінше асперомагниттер және сперимагниттер деп атайды. Теория сонымен қатар реттелмеген антиферромагнитті күйді де көрете алады. 1-суретте келтірілген.Реттелмеген ферримагнетиктер магниттік моменттерінің ретіздігімен және коллинеарлы еместігімен ерекшеленеді. Аморфты магнетиктердің физикалық қасиеттері спецификалық. Магнетиктерді аморфты күйге айналдыру кезінде парамагниттік күйге өту кезіндегі магнитті фазалық ауысу температурасын төмендетеді. Айырбас (обменных) әсерлеулер флуктуациялары аморфты ферромагнетиктер кезінде температураның өсуі әсерінен спонтанды магниттелудің төмендеу жылдамдығын өсіреді. Аморфты ферромагнетиктердің элементарлы магниттік қозудың энергетикалық спектрлері «ротонды» сипаттамаға ие. Яғни , құрылымның біртекіт емес өлшемдерінің сипаттамаларымен анықталатын толқындық сан мәнәінде минимум энергия болады. Кейбір жер бетінде сирек кездесетін аморфты магнетиктердің жылусиымдылығының төмен температуралы бөлігі тумператураға сызықты тәуелді. Аморфты заттардың иеалды изотропиясы кезінде макроскопиялық магниттік анизотропия мүлдем болмайды. Алайда локальді ішкі кристаллдық анизотропия әсерінен пайда болған локальді магниттік анизотропия аморфты магнетиктердің магниттік қаиеттеріне өз әерін тигізеді. Бір ионды локальді анизотропия энергиясы салыстырмалы түрде айырбас әсерлерінің энергиясымен тең болған жағдайда аморфты ферромагнетиктердің коэрцитивтің күші бірден өсіп кетеді. Бұл құбылысты магнитті-қатты (жесткий) аморфты магнетиктер алуда пайдаланады. Аморфты магнетиктерді алудың әдістері заттың реттелмеген атомдық құрылымының фиксациясына негізделген. Кең таралған әдісі 10⁴-10⁶ К/с жылдамдықпен шынықтыру.Аморфты ұнтақтарды алу үшін затты электр өрісімен тозаңдатады, жарылыс толқынымен алады. Массивті аморфты магнетиктерді ұнтақ күйінен престеу және жарылыс арқылы құрастырады. Сонымен қатар ионды-плазмалық тозаңдату әдісі де кеңінен пайдаланылады. Жұқа қабықшалар түрінде аморфты магнетиктерді салқындатылған төсенішке бу конденсациясы арқылы, электрлік және химиялық отырғызу, ионды-имплантация әдісмен алады.

Металдық шынылардан жасалған аморфты магнетиктерді техникада пайданудың перспективасы олайды алу жолының қарапайымдылығы, магнит өтімділігінің жоғарылығы ( ), магнит шығынының аздығы (50,5 вт/кг), коррозияға жоғары төзімділігі, үлкен магниттік энергияға ие магнитті-қатты материалдарды алуға мүмкіндік береді. Кемшілігі: аморфты күйдің принциптік тұрақсыздығы.Аморфты ферромагнетиктер

Қазіргі таңда барлық салада аморфты металлдық шыныларды пайдалану олардың магниттік және механикалық қасиеттеріне байланысты. Бөлме температурасы кезінде ферромагнетизмдік қасиетке таза 3 металл ие: Fe, Ni, Co. Осылардың әр қайсысы магнит моментіне ие. Әр атомның магниттік моменті кішкентай болғандықтан, оны сипаттау үшін арнайы бірлік – Бор магнетоны пайдаланылады. Бор магнетоны mВ магнетизмнің ен кішкентай бірлігі (квант). Кез келген физикалық жүйе осы mВ-дан аз магниттік моментке ие емес. Бор магнетонынң мәні мына формуламен анықталады:

е-электрон заряды, m-электрон массасы, h- Планк тұрақтысы, с- жарық жылдамдығы.

Ұзақ уақыт бойы ферромагнетизм тек қана кристалдық құрылымы реттелген заттарға тән деген ұғыл қолданылған. 1960 жылы А.И. Губанов аморфты металдық қоспаларда да ферромагнетизм қасиеті болатындығын айтты. Айта кететін бір жайт, аморфты металлдық қоспалардың ферромагнетизмі, олардағы бір, екі немесе сол барлық үш элементтің құрамында болуы. Екілік ферромагниттік қоспаларды келесі екі топқа бөлуге болады: өтпелі металлдармен - Fe-Au, Co-Zr, Ni-Pt , металл еместермен Fe-C, Co-B, Ni-P , жерде сирек кездесетін элементтермен Fe-Tb, Co-Sm, Ni-Nd. Бірнеше компонентті аморфты ферромагнитттік қоспалар ойлап табылған.

Аморфты құрылымның түзілуі кезінде қандай магниттік қасиеттері жақсарады? Бізге белгілі, ферромагнетиктердің атомдардың магнит моментінің кристаллдық рет бойынша орналасумен сипатталатын магнитті анизотропиясы бар екені белгілі. Магниттік анизотропия доменді стенкалардың қозғалғыштығын төмендетіп, коэрцетивті өрісін күшейтеді. Негізінде аморфты ферромагнетиктерде кристаллдық алыс реттілік болмағандықтан, магнитті анизотропия нольге тең болуы керек.