Влияние легирования редкоземельными элементами на свойства сплавов Fe-Ga: моделирование ab initio и Монте-Карло

В данной работе изучено влияние малой добавки атомов редкоземельных элементов на структурные, магнитные и магнитомеханические свойства сплавов Fe_80,47Ga_18,75РЗМ_0,78 (РЗМ = Tb, Pr, Er) в фазе D0_3 в рамках теории функционала плотности и метода Монте-Карло. Геометрическая оптимизация кристаллической решетки, выполненная на 128-атомной суперячейке, показала, что один РЗМ атом замещения приводит к увеличению объема на атом ячейки на =1. Показано, что сплавы Fe_{80,47}Ga_{18,75}РЗМ_{0,78} механически стабильны, однако наблюдается значительное уменьшение C'. Добавка атомов РЗМ оказывает существенное влияние на магнитную анизотропию сплава и изменяет направление легкой оси с [001] на [111] по сравнению с Fe_81,25Ga_18,75. Наибольшее значение тетрагональной магнитострикции lambda_{001}=-179*10^{-6} найдено в сплаве Fe_80,47Ga_18,75Tb_0,78. Расчетное значение температуры Кюри в композициях с содержанием РЗМ меньше на величину =200 К в сравнении с Fe_81,25Ga_18,75 и наименьшее значение найдено в сплаве Fe_80,47Ga_18,75Er_0,78. Такое поведение обусловлено наличием антиферромагнитных обменных взаимодействий между атомами Er и Fe в первой и второй координационных сферах.