Magnetic properties of fcc iron-nickel alloys at finite temperatures

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

For the disordered fcc alloy FexNi1−x, we study the dependence of the Curie temperature, average and local magnetic moments on the concentration x. We show how the dependence of the average and local magnetic moments on the concentration changes with temperature. The problem is considered in the renormalized Gaussian approximation of the dynamic spin-fluctuation theory. The numerical results are in good agreement with the experiment.

About the authors

N. B. Melnikov

Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: melnikov@cs.msu.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

B. I. Reser

Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: melnikov@cs.msu.ru
Russian Federation, Ekaterinburg, 620108

References

  1. Ebert H., Mankovsky S., Wimmer S. “Electronic structure: Metals and insulators” in Handbook of Magnetism and Magnetic Materials (Coey M. and Parkin S., eds.) Berlin: Springer, 2021. P. 1–73.
  2. Sharma M.K., Kumar A., Kumari K., Yadav N., Vij A., Koo B.H. Coexisting magnetic interaction, critical behavior and magnetocaloric effect at high temperature in Fe50Ni50 soft ferromagnetic alloy // J. Magn. Magn. Mater. 2024. V. 596. P. 171928.
  3. Swartzendruber L.J., Itkin V.P., Alcock C.B. The Fe-Ni (Iron-Nickel) System // J. Phase Equilibria, 1991. V. 12. P. 288–312.
  4. Xiong W., Zhang H., Vitos L., Selleby M. Magnetic phase diagram of the Fe–Ni system // Acta Mater. 2011. V. 59. P. 521–530.
  5. Kakehashi Y. Modern theory of magnetism in metals and alloys. Berlin: Springer, 2012.
  6. Poteryaev A.I., Skorikov N.A., Anisimov V.I., Korotin M.A. Magnetic properties of Fe1–xNix alloy from CPA+DMFT perspectives // Phys. Rev. B. 2016. V. 93. P. 205135.
  7. Crisan V., Entel P., Ebert H., Akai H., Johnson D.D., Staunton J.B. Magnetochemical origin for Invar anomalies in iron-nickel alloys // Phys. Rev. B. 2002. V. 66. P. 014416.
  8. Ruban A.V., Khmelevskyi S., Mohn P., Johansson B. Magnetic state, magnetovolume effects, and atomic order in Fe65Ni35 Invar alloy: A first principles study // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. P. 014420.
  9. Takahashi C., Ogura M., Akai H. First-principles calculation of the Curie temperature Slater–Pauling curve // J. Phys.: Condens. Matter. 2007. V. 19. N 36. P. 365233.
  10. Kudrnovský J., Drchal V., Bruno P. Magnetic properties of fcc Ni-based transition metal alloys // Phys. Rev. B. 2008. V. 77. P. 224422.
  11. Ruban A.V. First-principles modeling of the Invar effect in Fe65Ni35 by the spin-wave method // Phys. Rev. B. 2017. V. 95. P. 174432.
  12. Melnikov N., Reser B. Dynamic Spin Fluctuation Theory of Metallic Magnetism. Berlin: Springer, 2018.
  13. Reser B.I. Temperature dependence of magnetic properties of a disordered Fe0.65Ni0.35 // Phys. Met. Metallogr. 2007. V. 103. P. 373–379.
  14. Melnikov N.B., Reser B.I., Grebennikov V.I. Extended dynamic spin-fluctuation theory of metallic magnetism // J. Phys.: Condens. Matter. 2011. V. 23. P. 276003.
  15. Paradezhenko G.V., Yudin D., Pervishko A.A. Random iron-nickel alloys: From first principles to dynamic spin fluctuation theory // Phys. Rev. B. 2021. V. 104. P. 245102.
  16. Melnikov N.B., Gulenko A.S., Reser B.I. Relation between magnetism and electronic structure of 3d-metal alloys in the Stoner theory and in the DSFT // Phys. Met. Metallogr. 2024. V. 125. N 1. P. 49–55.
  17. Paradezhenko G.V., Melnikov N.B., Reser B.I. Numerical continuation method for nonlinear system of scalar and functional equations // Comp. Math. Math. Phys. 2020. V. 60. P. 404–410.
  18. Reser B.I., Paradezhenko G.V., Melnikov N.B. Program suite MAGPROP 2.0. / Russian Federal Service for Intellectual Property (ROSPATENT), 2018.
  19. Bozorth R.M. Ferromagnetism. New York/Piscataway, NJ: Wiley-IEEE, 2nd ed. 1993.
  20. Ayuela A., March N.H. The magnetic moments and their long-range ordering for Fe atoms in a wide variety of metallic environments // Int. J. Quantum Chem. 2010. V. 110. P. 2725–2733.
  21. Slater J.C. Quantum Theory of Molecules and Solids, Vol. 4: The Self-Consistent Field for Molecules and Solids. New York: McGraw-Hill, 1974.
  22. Reser B.I., Rosenfeld E.V., Shipitsyn E.V. Spin correlators in the one-electron approximation applied to bcc iron // Phys. Met. Metallogr. 1990. V. 69. N 6. P. 48–57.
  23. White R.M. Quantum Theory of Magnetism. Berlin: Springer, 3rd ed. 2007.
  24. Minár J., Mankovsky S., Sipr O., Benea D., Ebert H. Correlation effects in fcc-FexNi1–x alloys investigated by means of the KKR-CPA // J. Phys.: Condens. Matter. 2014. V. 26. P. 274206.
  25. Crangle J., Hallam G.C. The magnetism of face-centered cubic and body-centered cubic iron-nickel alloys // Proc. R. Soc. Lond. A. 1963. V. 272. P. 119–132.
  26. Wijn H.P.J., ed. Magnetic Properties of Metals. 3d, 4d and 5d Elements, Alloys and Compounds. Landolt-Börnstein New Series. V. III/19a. Berlin: Springer, 1986.
  27. Kakehashi Y. Theory of the Invar effect in FeNi alloy // J. Phys. Soc. Jpn. 1981. V. 50. N 7. P. 2236–2245.
  28. Kakehashi Y. Systematic variations of magnetic properties in 3d transition metal alloys // Prog. Theor. Phys. Suppl. 1990. V. 101. P. 105–117.
  29. Shiga M., Yamamoto M. Magnetism and phase stability of fcc Fe-Co alloys precipitated in a Cu matrix // J. Phys.: Condens. Matter. 2001. V. 13. N 29. P. 6359.
  30. Glaubitz B., Buschhorn S., Brüssing F., Abrudan R., Zabel H. Development of magnetic moments in Fe1–xNix alloys // J. Phys.: Condens. Matter. 2011. V. 23. N 25. P. 254210.
  31. Melnikov N.B., Reser B.I., Paradezhenko G.V. Short-range order in metals above the Curie temperature // AIP Advances. 2018. V. 8. P. 101402.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».