«Ферромагнетики»

вещества (как правило, в твёрдом кристаллическом состоянии), в которых ниже определённой температуры (Кюри точки (См. Кюри точка)Θ) устанавливается ферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллических кристаллах) или моментов коллективизированных электронов (в металлических кристаллах, см. Ферромагнетизм). Среди химических элементов ферромагнитны Переходные элементы Fe, Со и Ni (3 d-металлы) и редкоземельные металлы Gd, Tb, Dy, Но, Er (табл. 1).

Табл. 1. — Ферромагнитные металлы

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Металлы           | Θ, К     | J_s0, гс*          |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Fe     | 1043     | 1735,2   |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Co     | 1403     | 1445      |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Ni      | 631       | 508,8     |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Gd     | 289       | 1980      |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Tb     | 223       | 2713      |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Dy     | 87        | 1991,8   |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Ho     | 20        | 3054,6   |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Er      | 19,6      | 1872,6   |

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

* J_s0 –намагниченность единицы объёма при абсолютном нуле температуры.

Для 3d-металлов и Gd характерна коллинеарная ферромагнитная атомная структура, а в остальных редкоземельных Ф. – неколлинеарная (спиральная и др.; см. Магнитная структура). Ферромагнитны также многочисленные металлические бинарные и более сложные (многокомпонентные) сплавы и соединения упомянутых металлов между собой и с др. неферромагнитными элементами, сплавы и соединения Cr и Mn с неферромагнитными элементами (т. н. Гейслеровы сплавы), соединения ZrZn₂ и Zr_xM_1-x Zn₂ (где М – это Ti, Y, Nb или Hf, 0 ≤ x≤1), Au₄V, Sc₃In и др. (табл. 2), а также некоторые соединения металлов группы актинидов (например, UH₃).

Табл. 2. — Ферромагнитные соединения

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Соединения         | Θ, К      | Соединения         | Θ, К |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Fe₃AI           | 743       | TbN      | 43    |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Ni₃Mn   | 773       | DyN      | 26    |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| FePd₃          | 705       | EuO      | 77    |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| MnPt₃          | 350       | MnB      | 578  |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| CrPt₃    | 580       | ZrZn₂    | 35    |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| ZnCMn₃        | 353       | Au₄V     | 42–43      |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| AlCMn₃        | 275       | Sc₃ln     | 5–6  |

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Особую группу Ф. образуют сильно разбавленные растворы замещения парамагнитных атомов, например Fe или Со в диамагнитной матрице Pd. В этих веществах атомные магнитные моменты распределены неупорядоченно (при наличии ферромагнитного порядка отсутствует атомный порядок). Ферромагнитный порядок обнаружен также в аморфных (метастабильных) металлических сплавах и соединениях, аморфных полупроводниках, в обычных органических и неорганических стеклах, халькогенидах (сульфидах, селенидах, теллуридах) и т.п. Число известных неметаллических Ф. пока невелико. Это, например, ионные соединения типа La_1-x Ca_xMnO₅(0,4 > x> 0,2), EuO, Eu₂SiO₄, EuS, EuSe, EuI₂, CrB₃ и т.п. У большинства из них точка Кюри лежит ниже 1 К. Только у соединений Eu, халькогенидов, CrB₃ значение Θ Ферромагнетики 100 К.

Лит. см. при ст. Ферромагнетизм.

С. В. Вонсовский.

в-ва, к-рые ниже определенной т-ры - Кюри точки Т _к обладают самопроизвольной намагниченностью. К Ф. относятся переходные элементы - Fe, Со, Ni, нек-рые РЗЭ (Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm); металлич. бинарные и многокомпонентные сплавы и соед. перечисленных металлов между собой и с др. неферромага. элементами; сплавы и соед. Cr и Mn с неферромага. элементами; аморфные сплавы, в т. ч. металлич. стекла, напр., состава 80% Fe, 20% В; магн. жидкости; нек-рые соед. актиноидов, напр. UH₃; разб. р-ры замещения парамагн. атомов, напр. Fe или Со в матрице Pd.

Ф.- системы с открытыми электронными оболочками, т. е. их вырожденные молекулярные орбитали заполнены частично. Магн. моменты атомов и ионов Ф. благодаря существующему между этими частицами обменному взаимодействию направлены одинаково, поэтому Ф. всегда намагничены. Однако в отсутствие внеш. магн. поля намагниченность макроскопич. ферромагн. образцов может не проявляться. Т. к. магн. моменты малых областей Ф.- доменов направлены различно, суммарный магн. момент м. б. равен нулю. Во внеш. магн. поле намагниченность Ф. увеличивается вследствие роста числа доменов с вектором намагниченности, близким к направлению поля, и последующего поворота магн. моментов доменов по полю. Магн. момент единицы объема , где H - напряженность поля, - магн. восприимчивость. С ростом Hзначение 1увеличивается нелинейно, т. к. зависит от H. Для Ф., как правило, характерно явление гистерезиса - кривые намагничивания и размагничивания не совпадают (см. Магнитные материалы). При устранении намагничивающего поля Ф. сохраняют остаточную намагниченность. Ее можно свести к нулю, напр., нагревая Ф. выше точки Кюри. В этом случае Ф. становится парамагнетиком, а нек-рые из РЗЭ - антиферромагнетиками.

Квантовомех. теория объясняет магнетизм атомов и ионов наличием орбитального и спинового магнетизма электронов (см. Магнитный момент), а также раскрывает природу обменного взаимод., ответственного за одинаковую ориентацию в Ф. соседних атомных мага, моментов.

Ф. подразделяют на магнитомягкие и магнитотвердые. Первые обладают малой коэрцитивной силой и значит, мага, проницаемостью. Для вторых характерны большие значения коэрцитивной силы и остаточной намагниченности.

Магнитотвердые Ф. служат в осн. для изготовления постоянных магнитов. Магнитомягкие Ф. используют в электротехнике (трансформаторы, электромоторы, генераторы и др.), для изготовления магнитопроводов, элементов памяти ЭВМ, в устройствах преобразования электромагн. энергии в механическую и наоборот и т. д.

Лит. см. при ст. Магнитные материалы.