Fe48Rh52合金铁磁相核表面特性研究：相变动力学与微观机制解析

本文通过磁光克尔效应（MOKE）和透射电镜（TEM）技术，首次揭示了Fe48Rh52合金在相变温度附近铁磁相（FM）成核与生长的独立贡献机制。作者提出创新模型量化了涡旋磁结构（~130 nm）和多畴磁结构铁磁簇的表面能，为开发热磁振荡器（thermomagnetic oscillators）和自旋电子学（spintronics）器件提供了关键理论支撑。

　　

Highlight

样品制备

采用电弧熔炼法制备Fe₄₈Rh₅₂合金（Fe纯度99.995%，Rh纯度99.9%），通过多次重熔确保成分均匀性，最终吸铸成0.5 mm厚板状样品。为优化B2有序度，样品在1273 K真空退火24小时后淬火。

结构表征

X射线衍射（XRD）显示样品为双相结构：具有CsCl型B2结构的α′相（空间群Pm-3m，晶胞参数a=2.9923(7) ?）和面心立方（fcc）γ相（空间群Fm-3m，a=3.7646(8) ?）。因样品织构明显，采用Le Bail法精修晶胞参数。

结论

磁光克尔显微技术成功解析了FeRh合金中铁磁相的独立成核-生长过程。温度依赖性分析证实存在两类稳定铁磁核：具有涡旋磁结构（特征尺寸~130 nm）和多畴磁结构的团簇。表面能计算表明，涡旋磁结构团簇的界面能（0.019 J/m²）显著低于多畴结构（0.11 J/m²），这为调控合金宏观性能提供了微观设计依据。

作者贡献声明

Daniel G. Merkel：方法论验证与文稿修订；Aleksei S. Komlev：原创构思与数据分析；Rudolf Sch?fer：资源统筹与监督；Taaev Taa：实验可视化与初稿撰写；Ivan Soldatov：数据形式化分析；Akhmed M. Aliev：磁热效应实验支持。

利益冲突声明

作者声明无任何可能影响本研究结果的财务或个人关系冲突。

致谢

感谢IFW Dresden的Olga Shuleshova博士提供样品合成支持，以及TU Darmstadt的Léopold Diop博士贡献XRD数据。本研究受俄罗斯科学基金会项目24-19-00782资助。