Malleable Curie Temperatures of Natural Titanomagnetites: Occurrences, Modes, and Mechanisms
Malleable Curie Temperatures of Natural Titanomagnetites: Occurrences, Modes, and Mechanisms
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天然钛磁铁矿的可延展居里温度：发生、模式和机制
DOI：
10.1002/2017jb015193
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Bowles, Julie
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jackson, Mike;Bowles, Julie
中等成分钛磁铁矿的居里温度(Tc)不仅取决于成分，还取决于热历史，在实验室中温(300-400℃)或缓慢自然冷却产生的居里温度(Tc)增加100℃或更多，而从较高温度快速冷却(“淬火”)产生的居里温度(Tc)相应降低。横跨一系列钛磁铁矿成分的新样品在Tc上表现出可逆的变化，与以前记录的来自山上的火山碎屑样品的变化相媲美。圣海伦斯和诺瓦鲁塔。额外的高温和低温测量有助于阐明导致INTC观察到的变化的纳米级机制。高滞回线测量表明，高场斜率hf(T)在居里温度有一个峰值，峰值大小随着Tc的增大而减小。低T磁行为的急剧变化也受到先前的退火或淬火的强烈影响，这表明这些处理影响了位内阳离子的分布。我们研究了氧化态和非化学计量比对不同气氛下淬火/退火产生的T_c变化幅度的影响。空气中的治疗通常会引起很大的变化(ΔTC>；约100°)。在惰性大气中，许多样品的变化相似，但另一些样品的变化明显减弱。当样品被嵌入还原材料中时，ΔTc变得微不足道。这些结果有力地表明，阳离子空位在阳离子重排中起着重要作用，阳离子重排导致了观察到的INTC变化。某种形式的八面体中心化学聚集或短程有序似乎是解释INTC观察到的大变化的最好方式。
Intermediate‐composition titanomagnetites have Curie temperatures (Tc) that depend not only on composition but also on thermal history, with increases of 100°C or more inTcproduced by moderate‐temperature (300–400°C) annealing in the laboratory or in slow natural cooling and comparable decreases produced by more rapid cooling (“quenching”) from higher temperatures. New samples spanning a range of titanomagnetite compositions exhibit reversible changes inTccomparable to those previously documented for pyroclastic samples from Mt. St. Helens and Novarupta. Additional high‐ and low‐temperature measurements help to shed light on the nanoscale mechanisms responsible for the observed changes inTc. High‐Thysteresis measurements exhibit a peak in high‐field slopekhf(T) at the Curie temperature, and the peak magnitude decreases asTcincreases with annealing. Sharp changes in low‐Tmagnetic behavior are also strongly affected by prior annealing or quenching, suggesting that these treatments affect the intrasite cation distributions. We have examined the effects of oxidation state and nonstoichiometry on the magnitude ofTcchanges produced by quenching/annealing in different atmospheres. Treatments in air generally cause large changes (ΔTc> 100°). In an inert atmosphere, the changes are similar in many samples but strongly diminished in others. When the samples are embedded in a reducing material, ΔTcbecomes insignificant. These results strongly suggest that cation vacancies play an essential role in the cation rearrangements responsible for the observed changes inTc. Some form of octahedral‐site chemical clustering or short‐range ordering appears to be the best way to explain the large observed changes inTc.
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