Vol.26 No.4 韩志勇等：Ga原子对FeGa合金原子磁矩的影响 ·389· 2.5 核之间的距离与参加交换作用的电子壳层半径 之比要大于3，但不能太大，两个原子之间的距离 2.0 如果太大，电子云重迭很少，致使铁磁性减弱，所 越 斯莱特一泡利曲线 以，G原子的糁入不仅改变了合金的磁矩，而且 对参加交换作用的原子半径有着一定的影响.所 世1.5 以，晶格常数过大或过小都可以影响到原子间的 相互作用，从而可以导致磁致伸缩应变的降低， 1.0L 这方面的内容还需进一步研究， -5 51015202530 Ga含量% 图3Fe-Ga合金的平均原子磁矩π和Fe原子磁矩， 3结论 随Ga含量的变化 Fe1m-Ga(x=16,17,18,19,21,25)合金中，替代 Fig.3 Atomic moment and the moment per Fe atom /r. Ga原子能够增加Fe的磁致伸缩应变的原因是与 versus Ga concentration for Fe-Ga alloys 原子的磁矩和原子间距离的改变有关.Fe被Ga 泡利曲线相比，填充速度较慢，从而造成曲线下 原子替代后，合金平均原子磁矩减小，不满足斯 降较缓. 莱特-泡利曲线.Ga原子的加入增大了磁性Fe Kawamiya等人m对Fem-Ga,(xl4)的研究表 原子的原子磁矩，并随着G含量的增加而减小， 明，FeGa合金中Fe原子磁矩随x的增加而增大. 而这可能是合金磁致伸缩应变增大的一个主要 Fc的原子磁矩为2.24，随着Ga原子的掺入，Fe 原因，FeGa合金的晶格常数随Ga含量的增大而 的原子磁矩增加，说明Ga的价电子填充到了Fe 增大，晶格常数与参加交换作用的原子半径间的 的3d”上，增大与3d的差值，造成Fe原子磁矩的 变化关系可能是磁致伸缩应变增大的又一因素. 增加.随着Ga浓度的增加，3d"次能带上电子随 之增加，结果体现为Fc的原子磁矩随Ga含量的 参考文献 增加而增大.Ga含量到一定浓度时，正自旋的电 1 Clark A E,Restorff J B,Wun-Fogle M,et al.Magnetos- 子数达到最大值，随着负自旋电子数的增加，F® trictive properties of body-centered cubic Fe-Ga and Fe- 原子磁矩开始下降，说明Ga对Fe磁矩的影响不 Ga-Al alloys [J].IEEE Trans Magn,2000,36(5):3238 是“简单”的稀释作用，Fe的原子磁矩随Ga含量 2 Kellogg RA,Flatau A B,Clark AE.et al.Temperature and stress dependencies of the magnetic and magnetos- 的不同而变化， trictive properties of Fe Gao.9 [J].J Appl Phys,2002,91 物质的铁磁性来源于铁磁物质中原子之间 (10):7821 的相互作用，作用的大小与原子之间的距离有 3 Clark A E,Wun-Fogle M,Restorff J B,et al.Effect of 关，从表1中可以看出，Ga原子的掺入增大了Fe quenching on the magnetostriction of Fe-,Ga,(0.13<x 的晶格常数，并随Ga含量的增加而增大，由此似 <0.21)[J.EEE Trans Magn,2001,37(4):2678 乎可以认为晶格常数的增加是磁致伸缩应变增 4 Cullen J R,Clark A E,Wun-Fogle M,et al.Magnetoelas- 大的又一原因.但是，Be原子的掺入也能增大Fe ticity of Fe-Ga and Fe-Al alloys[J].J Magn Mater,2001, 的应变，而Fe一Be合金的晶格常数却随Be含量 226-230:948 5 Srisukhumbowornchai N,Guruswamy S.Large magnet- 的增大而减小.另外文献[l0]中发现，FeGa,的 ostriction in directionally solidified FeGa and FeGaAl all- 磁致伸缩应变最大，这说明材料的磁致伸缩与晶 oys [J].J Appl Phys,2001,90(11):5680 格常数的大小有关但不是决定性因素， 6 Hall R C.Magnetostriction of aluminum-iron single cry- 物质具有铁磁性的前提条件必须保证交换 stals in the region of 6 to 30 atomic percent aluminum [ 积分常数A>0, J Appl Phys,.1957,28(6):707 1_1-1>0. 7 Cullen J R,Clark A E,Wun-Fogle M,et al.Magnetoelas- ri2 ral rb2 ticity of Fe-Ga and Fe-Al alloys [J].J Magn Mater,2001, 式中，ru是作用原子间原子核之间的距离，r和ra 226-230:948 分别为交换作用电子分别距离原子核的距离.满 8 Bozorth R M.Ferromagnetism [M].Newyork:D Van Nos- 足这一条件的同时，还必须满足近邻原子的原子 trand Company,Ltd,1953韩志 勇等 原 子 对 心 合金 原 子磁 矩 的 影响 一 裂越寒小吸 一 含量 核 之 间 的距 离 与参加 交 换 作 用 的 电子 壳层 半径 之 比要 大 于 ， 但 不 能太 大 ， 两个 原子之 间的距 离 如果 太 大 ， 电子 云 重迭 很少 ， 致使铁磁性减弱 所 以 ， 原 子 的掺 入 不 仅 改变 了合 金 的磁 矩 ， 而 且 对 参 加 交换 作用 的原子 半 径有着 一 定 的影 响 所 以 ， 晶格 常数 过 大或 过 小都 可 以影 响到 原 子 间的 相 互 作 用 ， 从 而 可 以导 致磁 致伸 缩 应 变 的 降低 ， 这 方 面 的 内容 还 需进 一 步研 究 图 一 合金 的平均 原子磁矩万和 原 子磁矩产 随 含且 的变化 万 衅 产、 枕比 此 如 ” 。 泡 利 曲线相 比 ， 填 充速 度 较 慢 ， 从 而造 成 曲 线 下 降较 缓 等 人，，对 一 氏 的研 究表 明 ， 司 合 金 中 原 子磁 矩 随 的增 加 而 增大 的原子磁 矩 为 脚 ， 随着 原 子 的掺入 ， 的原子磁 矩 增 加 ， 说 明 的价 电子 填充 到 了 的 上 ， 增 大 与 一 的差值 ， 造 成 原 子磁 矩 的 增 加 随着 浓 度 的增 加 ， 次 能 带上 电子 随 之 增加 ， 结 果体现 为 的原子 磁 矩 随 含 量 的 增 加而 增 大 含 量 到 一 定浓 度 时 ， 正 自旋 的 电 子 数 达 到 最 大 值 ， 随着 负 自旋 电子 数 的增 加 ， 原子磁 矩 开始下 降 ， 说 明 对 磁矩 的影 响不 是 “ 简单 ” 的稀释 作用 ， 的原 子磁 矩 随 含 量 的不 同而 变化 物 质 的铁 磁 性 来 源 于 铁 磁 物质 中原 子 之 间 的相 互 作 用 ， 作 用 的大 小 与 原 子 之 间 的距 离有 关 ， 从 表 中可 以看 出 ， 原子 的掺 入 增 大 了 的 晶格 常数 ， 并 随 含量 的增 加 而增 大 ， 由此 似 乎 可 以认 为 晶格 常 数 的增加 是磁 致 伸缩 应 变 增 大 的又 一 原 因 但 是 ， 原 子 的掺 入 也 能增 大 的应 变 ， 而 一 合 金 的 晶格 常 数 却 随 含 量 的增 大而 减 小 另外 文 献 〔 中发 现 ， 肠 ，， 的 磁 致伸缩应 变 最 大 ， 这 说 明材料 的磁致伸 缩 与 晶 格 常 数 的大小 有 关但 不 是 决 定性 因素 物 质 具 有 铁 磁 性 的前 提 条 件 必 须 保 证 交 换 积 分 常数 ， 即 上 土 一土 与 气 式 中 ， 是作用 原子 间原子核之 间的距 离 ， 和 、 分别 为交换作 用 电子 分别距 离原子 核 的距 离 满 足 这 一 条件 的 同时 ， 还 必 须满足近 邻 原子 的原子 结论 ， 咭 氏 ， ， ， ， ， 合 金 中 ， 替代 原子 能够 增 加 的磁 致伸缩 应 变 的原 因 是 与 原子 的磁 矩 和 原 子 间距 离 的 改变有 关 被 原子 替代 后 ， 合 金平 均 原 子磁 矩 减 小 ， 不 满 足 斯 莱特 一 泡 利 曲线 原 子 的加 入 增 大 了磁 性 原 子 的原 子磁 矩 ， 并随着 含量 的增 加 而 减 小 ， 而 这 可 能 是 合 金 磁 致 伸 缩 应 变 增 大 的 一 个 主 要 原 因 合 金 的 晶格 常数 随 含 量 的增大 而 增 大 ， 晶格常数 与参加 交换作用 的原子 半径 间的 变化 关系可 能 是磁致伸 缩应 变增 大 的又 一 因素 参 考 文 献 ， ， 一 ， 一 曰 ， 月 ， ， ， ， ， 助 ‘ 名 ， 衡 ， ， ， ， 一 ， 叮 ， 一， 氏 明 ， ， 民 ， 一 ， 川 一 ， ， 一 ， 【 ， ， 一 · ， ， 民 ， 一 ， 川 ， ’ ， 一 ， 助 从叹 、 助 ，