Магнитные превращения.
С изменением условий в металлах и сплавах могут происходить магнитные превращения, обусловленные возникновением или устранением порядка в расположении атомных магнитных моментов. Упорядоченное или разупорядоченное расположение магнитных моментов атомов может создаваться при сплавлении металлов одного с другим или с неметаллами. При этом необязательно, чтобы в состав сплава с магнитным порядком входил ферромагнитный металл. Существуют ферромагнитные твердые растворы и промежуточные фазы, состоящие из неферромагнитных элементов. Возникающее в металлах и сплавах упорядочение магнитных моментов может быть различным.
В случае ферромагнетика магнитные моменты атомов, находящихся в узлах кристаллической решетки, располагаются параллельно, благодаря чему создается результирующая намагниченность. В антиферромагнетиках магнитные моменты соседних атомов ориентируются в противоположных направлениях (антипараллельны) и результирующая намагниченность приближается к нулю.
Ферримагнитными являются некоторые твердые растворы и промежуточные фазы, имеющие сложную кристаллическую решетку, составленную из субрешеток входящих в них элементов. В этом случае наблюдается ферромагнитный и антиферромагнитый порядок. В субрешетках такой сверхструктуры магнитные моменты атомов ориентировании параллельна (ферромагнитный порядок), а суммарные магнитные моменты субрешеток являются антипараллельными (антиферромагнитый порядок). Из-за нескомпенсированности суммарных магнитных моментов субрешеток ферримагнитные материалы обладают результирующей намагниченностью.
Тепловое движение атомов нарушает упорядоченное расположение магнитных моментов и изменяет магнитное насыщение. В ферромагнетиках, например, намагниченность максимальна, если все магнитные моменты атомов расположены параллельно один к другому. Такой дальний магнитный порядок может создаваться в монокристалле лишь при температуре абсолютного нуля. С повышением температуры степень дальнего порядка падает и намагниченность насыщения уменьшается. Наиболее интенсивно падает магнитное насыщение ферромагнетика вблизи температуры, называемой точкой Кюри. Выше точки Кюри дальний порядок в расположении магнитных моментов атомов устраняется и тела, ферромагнитные при температурах ниже тачки Кюри, становятся парамагнитными.
Подобные изменения ориентировок магнитных моментов происходят и при нагреве антиферромагнетика. Тепловые колебания атомов нарушают антипараллельность магнитных моментов, и по достижении критической температуры, называемой точкой Нееля, упорядоченная ориентация магнитных моментов устраняется и антиферромагнетики переходят в парамагнитное состояние. С понижением температуры изменение взаимной ориентации магнитных моментов происходит в обратной последовательности. Таким образом, изменение магнитных свойств совершается не при постоянной температуре, а в интервале температур, в котором плавно создается или устраняется магнитный порядок. Магнитные превращения, не связанные с диффузией вещества, совершаются быстро и являются обратимыми. Положения точек Кюри и Нееля почти не зависят от скорости нагрева или охлаждения. Эти точки характеризуют температуру магнитного превращения и при нагреве и при охлаждении. Этим объясняется, почему быстрое охлаждение не фиксирует характерное для высоких температур парамагнитное состояние металлов и сплавов.
В некоторых случаях (например, в сплаве Fe – Al) магнитное превращение переводит сплав из ферромагнитного состояния в антиферромагнитное, что связано с изменением упорядоченности твердого раствора.
Намагничивание ферромагнитных кристаллов происходит анизотропно, так как зависит от кристаллографической ориентации относительно направления внешнего поля. Существуют направления легкого и трудного намагничивания. Железо, например, легко намагничивается вдоль ребра куба (100), с трудом – вдоль пространственной диагонали (111). В никеле, наоборот, направлением легкого намагничивания является (111) и трудного (100). Кобальт с гексагональной упаковкой атомов намагничивается легко вдоль ребра призмы (0001). Самопроизвольная намагниченность ферромагнетика обычно совпадает с направлением легкого намагничивания.
