On the Features of the Magnetic State of $\gamma$-Fe–Ni Alloys

I. V. Zolotarevs’kyy, V. Yu. Ol’shanets’kyy

Национальный университет «Запорожская политехника», ул. Жуковского, 64, 69063 Запорожье, Украина

Получена: 14.06.2023; окончательный вариант - 01.09.2023. Скачать: PDF

The magnetic structure, nonequilibrium and equilibrium states, and magnetic inhomogeneities of austenite in invar Fe–Ni alloys are analysed to substantiate the possibility of the existence of concentration inhomogeneities with a disoriented magnetic structure, which can be the centres of the magnetic $\gamma$$\leftrightarrow$$\alpha$-transition of the first kind. The results of the considered experimental and theoretical studies of this system are summarised. As shown, the magnetic structure and non-equilibrium state of austenite alone cannot lead to the appearance of concentration (magnetic) inhomogeneities in invar alloys. As assumed, the existing concentration inhomogeneities are of fluctuation origin. A model is proposed that explains the basic invar properties of Fe–Ni alloys by the existence of the original magnetic structure of austenite and its inhomogeneous and non-equilibrium state relative to the $\alpha$-phase. It assumes that concentration inhomogeneities with a disoriented magnetic structure in the austenite of invar Fe–Ni alloys in a wide temperature range, from the Curie point to the martensitic point, can play the role of compressed elastic elements in the interior of the ferromagnetic $\gamma$-phase. In fact, they are the subcritical nuclei of $\alpha$-martensite of the first kind magnetic phase transition. Abnormally large changes in the volume of invar Fe–Ni alloys occur as a result of the combined action of a thermodynamic stimulus in the $\gamma$-phase, whose volume is ‘pushed’ to grow by numerous areas of inhomogeneities (subcritical nuclei of the $\alpha$ phase), and changes in its magnetisation in a strong magnetic field and/or during cooling due to the ordering of atomic magnetic moments.

Ключевые слова: invar alloys, concentration magnetic inhomogeneities, exchange integral, Curie and Neel points, equilibrium and non-equilibrium states, Fe$_{3}$Ni or FeNi $\gamma$-phases, ordinary and magnetic martensitic $\gamma$$\rightarrow$$\alpha$-transitions.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v45/i11/1281.html

PACS: 64.75.Nx, 75.30.Kz, 75.50.Bb, 75.50.Ee, 75.80.+q, 81.30.Hd, 81.30.Kf


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. В. Л. Седов, Антиферромагнетизм гамма-железа. Проблема инвара (Москва: Наука: 1987).
  2. И. В. Золотаревский, Новые материалы и технологии в металлургии и машиностроении, № 2: 22 (2020).
  3. I. V. Zolotarevsky, M. O. Schetinina, and O. I. Zolotarevsky, Physics of Metals and Metallography, 122: 127 (2021). Crossref
  4. І. В. Золотаревський, Металлофиз. новейшие технол., 44, № 2: 159 (2022).
  5. І. В. Золотаревський, В. Ю. Ольшанецький, М. О. Щетініна, Металлофиз. новейшие технол., 45, № 5: 699 (2023).
  6. В. Ю. Ольшанецький, І. В. Золотаревський, Нові матеріали і технології в металургії і машинобудуванні, № 2: 107 (2022).
  7. С. В. Вонсовский, Магнетизм (Москва: Наука: 1971).
  8. С. В. Григорьев, Исследование критических явлений вблизи точки Кюри в инварных железо-никелевых сплавах поляризованными нейтронами (Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук) (Санкт-Петербург: 1998).
  9. А. З. Меньшиков, В. А. Шестаков, Физ. мет. металловед., 43, № 4: 722 (1977).
  10. В. И. Гоманьков, Е. В. Козис, Б. Н. Мохов, Доклады АН СССР, 225: 807 (1975).
  11. В. А. Макаров, И. М. Пузей, Т. В. Сахарова, О. В. Басаргин, ЖЭТФ, 88, № 4: 1406 (1985).
  12. Л. Д. Ворончихин, Э. А. Завадский, И. Г. Факидов, Физ. мет. металловед., 20, № 5: 793 (1965).
  13. Е. И. Кондорский, В. Л. Седов, ЖЭТФ, 35: 1579 (1958).
  14. A. Chamberod, J. Laugier, and J. M. Penisson, J. Magn. Magn. Mater., 10: 139 (1979). Crossref
  15. K. B. Reuter, D. B. Williams, and J. I. Goldstein, Metall. Trans. A, 20, No. 4: 719 (1989). Crossref
  16. L. J. Swartzendruber, V. P. Itkin, and C. B. Alcock, J. Phase Equilibria, 12, No. 3: 288 (1991). Crossref
  17. J. R. Guimaraes, J. Danon, R. B. Scorzelli, and I. S. Azevedo, J. Phys. F: Metal Physics, 10: L197 (1980). Crossref
  18. К. П. Белов, Упругие, тепловые и электрические явления в ферромагнитных металлах (Москва–Ленинград: ГИТТЛ: 1951).