研究揭示了FeGa单晶齐纳弛豫与磁致伸缩之间的相关性

由于取代原子对而引起的低对称性缺陷的应力诱导重新取向会产生内耗峰值，即齐纳弛豫。它是金属中最具代表性的点缺陷弛豫之一。

近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所的研究人员发现，体心立方(BCC)Fe-Ga单晶中的齐纳弛豫现象与直觉相反，主要源于应力诱导的重新取向。第二最近邻的Ga-Ga 原子对。

相关成果发表在 Acta Materialia上。

Fe-Ga合金在执行器、传感器和微振动抑制领域具有巨大的应用潜力。然而，Fe-Ga合金的磁致伸缩和阻尼能力与Ga原子的占据密切相关，因此识别和评估Ga原子的占据已成为Fe-Ga合金研究的一大挑战。内耗(IF)技术对内部缺陷弛豫敏感，因此有望解决利用IF技术评估Ga原子占据情况的问题，为提高Fe-Ga合金性能提供指导。

在这项研究中，团队成功生长了大尺寸FeGa单晶，并制备了不同取向因子的FeGa二元单晶合金。对 FeGa 多晶和单晶的 IF 行为的比较研究证实，450°C 附近的弛豫峰源于晶粒内的齐纳弛豫行为。观察到齐纳弛豫的净峰高随着单晶的取向因子而增加。

进一步分析表明，不同原子对构型的BCC细胞的弛豫强度有所不同。随着取向因子的增加，三角形和斜方构型表现出松弛强度降低，而四方构型则表现出相反的趋势。BCC 结构 FeGa 单晶中的齐纳弛豫主要源于第二最近邻溶质原子对的贡献，而不是之前认为的第一最近邻溶质原子对的贡献。Fe-17at.% Ga 单晶的弛豫活化能约为 1.8 eV，低于多晶材料中测量的弛豫活化能。

此外，通过电子结构和应变分析建立了齐纳弛豫强度和磁致伸缩系数之间的正相关性。

这项研究纠正了对 BCC 合金中齐纳弛豫的理解，适用于其他 BCC 固溶体合金。此外，它还展示了齐纳实验在分析各种合金中的溶质有序性、有序度和溶质原子占有率方面的潜力。

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