Влияние ближнего порядка на электрическое сопротивление.

Рассмотрим сначала причины изменения электросопротивления при повышении температуры отжига предварительно хорошо отожженных образцов. Хорошо отожженные образцы получались путем медленного (со скоростью» 50 град/час) охлаждения образцов после отжига их при 600-800 °С. В таких образцах степень порядка соответствует примерно состоянию, достигаемому отжигом при 200°С (ниже диффузные процессы идут крайне медленно). Учет разницы в a (в a-Cu – A₁F₁/G  » 4%, F₂/G» 3%, F₃/G» 1,3%, но, поскольку a₃ в отожженных сплавах весьма мало и С₂/С₁=1/2) повышает электросопротивление на 1-3% при повышении температуры отжига до 400°С. кроме того, за счет понижения n^*, достигающего 11-12%, рост электросопротивления должен составить» 8%. Таким образом, суммарное повышение электрического сопротивления при повышении температуры отжига до 400°С должно достигать 9-11%. Измеренный же экспериментально эффект составляет» 5-6%. Это различие между расчетом и экспериментом может быть обусловлено рассасыванием неоднородностей, возможно возникших в a-Cu-A₁ при медленном охлаждении образцов, а возможно, и влиянием фоновой части электросопротивления.

    Картина изменения электросопротивления при термической обработке деформированных образцов сложнее и, что весьма существенно, в значительной мере зависит от всей истории исследованного образца (например, электросопротивления предварительно отожженных образцов или деформированных, совпадают между собой при Т ³ 350⁰ С). В связи с этим здесь будет рассмотрена лишь общая схема возможной интерпретации изменения электрического сопротивления в сплаве a - Cu – Al и указанны основные факторы, определяющие поведение электросопротивления при термической обработке этого сплава после деформации. В различных конкретных условиях комбинации основных факторов могут, разумеется, оказаться различными.

    Понижение электросопротивления при отжиге деформированных сплавов a - Cu – Al в интервале температур 20 – 250⁰ С происходит за счет следующих факторов: 1) роста |a₁|, приводящего к понижению электросопротивления на 5-10%; 2) роста n^*, вызывающего понижение r на 6-7%; 3) отжига обычных дефектов, возникающих при деформации; 4) рассасывания малых некогерентных областей, появляющихся при деформации скорее всего за счет восходящей диффузии при локальных разогревах и приводящих к появлению дополнительного диффузного рассеяния рентгеновских лучей. Кроме того, r должно изменяться за счет образования малых концентрационных неоднородностей и областей с различным типом упорядочения, обнаруженных при низкотемпературном отжиге, что должно вызвать рост r вследствие отражения электронов от границ этих областей. Экспериментально обнаруженное понижение r составляет в этом случае 18-20%. Это означает, что примерно 2/3 наблюдаемого экспериментально обусловлено изменением параметров порядка и связанного в известной степени n*. На долю остальных факторов приходится примерно 1/3, то есть 6-8%.

    Отметим, что эти представления позволяют объяснить по-новому эффект повышения электросопротивления при продолжительном низкотемпературном отжиге образцов a - Cu – Al. Такой отжиг вызывает, вследствии переупорядочения в обогащенных Al областях твердого раствора уменьшение |a₁|. Уменьшение |a₁| и образование границ между областями с разной степенью порядка и обуславливают обнаруженный эффект.

    При более высоких температурах отжига (250 – 400⁰ С) продолжают действовать те же факторы (поскольку время отжига мало, ни один из факторов не прекращает свое действие полностью), и поэтому r продолжает падать. Однако при этих температурах одновременно с упорядочиванием в одних участках (в которых достаточно больше значения параметров порядка ранее небыли достигнуты) начинают идти процессы разупорядочивания в других областях образца. На начальной стадии отжига при указанных температурах повышается роль изменения областей концентрационных неоднородностей. Все эти процессы, безусловно, влияют на вид кривой r(t) или r(T) и большое число одновременно действующих в противоположных направлениях механизмов затрудняет даже полуколичественную интерпретацию обнаруживаемых эффектов.

    Укажем, что именно с процессами образования областей концентрационных неоднородностей с очень высокой степенью ближнего порядка в них связан эффект резкого возрастания n* вблизи 300 – 350⁰ С.

    Таким образом, объяснение изменения электросопротивления сплава a - Cu – Al возможно на основе тех же представлений, что и для других сплавов, и это подчеркивает общий характер закономерностей, определяющих поведение физических свойств в однофазных твердых растворах.

    Проведенное рассмотрение показывает, что существуют три основных, дополнительных по сравнению с чистыми металлами, фактора, комбинации которых определяют особенности поведения электросопротивления при отжиге, деформации или облучении твердых растворов.

Литературный обзор

    Эффект Холла в твердых растворах (Fe_1-X Mn_X)₂P. В интервале температур Т = 42 – 300 К и магнитных полей М = 0 – 7 Тл измерили намагниченность М, нормальное и аномальное сопротивления Холла кристаллов (Fe_1-X Mn_X)₂P (при 0 £ Х £ 0,005) полученных из порошков Fe, Mn, P (для предупреждения образования Fe₃O в исходную смесь добавляют избыток Р). Зависимость М(Н) и М(Т) давали основание предположить в качестве основного источника аномального эффекта – анизотропное рассеяние, а нормального эффекта – вклады обоих типов носителей заряда.

Обнаружено, что при более высоких температурах отжига (200 – 450⁰ С) продолжают действовать те же факторы, что и при более низких температурах (поскольку время отжига мало, ни один из факторов не прекращает свое действие полностью), и поэтому r продолжает падать. Однако при этих температурах одновременно с упорядочиванием в одних участках (в которых достаточно больше значения параметров порядка ранее небыли достигнуты) начинают идти процессы разупорядочивания в других областях образца. На начальной стадии отжига при указанных температурах повышается роль изменения областей концентрационных неоднородностей. Все эти процессы, безусловно, влияют на вид кривой r(t) или r(T) и большое число одновременно действующих в противоположных направлениях механизмов затрудняет даже полуколичественную интерпретацию обнаруживаемых эффектов.

Литература

Иверонова В.И. «Ближний порядок в твердых растворах», М.: 1989.

Вопросы металловедения и физики металлов (сборник статей), 1989.