Магни́тный фа́зовый перехо́д, фазовый переход, при котором изменяется фаза (состояние) магнитной подсистемы вещества. Как правило, такой подсистемой является спиновая подсистема твёрдого магнетика, которая характеризуется одним или несколькими параметрами магнитного упорядочения. В ходе магнитного фазового перехода происходит изменение этих параметров – скачкообразное при магнитном фазовом переходе 1-го рода и непрерывное при магнитном фазовом переходе 2-го рода.

Магнитные фазовые переходы обусловлены изменением одного или нескольких термодинамических параметров: температуры ${T}$ (спонтанные магнитные фазовые переходы), давления ${p}$ или внешнего магнитного поля ${H}$ (индуцированные магнитные фазовые переходы), концентрации магнитных ионов ${x}$ (концентрационные магнитные фазовые переходы). Типичными примерами магнитных фазовых переходов являются спонтанные переходы от ферро- к парамагнитной фазе в точке Кюри или от антиферро- к парамагнитной фазе в точке Нееля; индуцированные внешним магнитным полем переходы от антиферромагнитной к «веерной», т. н. спин-флоп фазе и далее к ферромагнитной; концентрационные магнитные фазовые переходы от ферромагнитной фазы к фазе спинового стекла. Магнитные фазы вещества часто сосуществуют с другими упорядоченными фазами, поэтому магнитные фазовые переходы могут сопровождаться структурными фазовыми переходами, фазовыми переходами в сверхпроводящее, сегнетоэлектрическое состояние и др.

Для описания магнитной фазы обычно используется один или несколько магнитных параметров дальнего порядка. В простейшем случае одной магнитной подрешётки изотропная ферромагнитная фаза описывается одним (скалярным) значением удельной намагниченности $\boldsymbol{m}$. При наличии двух или более магнитных подрешёток (${A}$, ${B}$, …) параметрами упорядочения являются удельные намагниченности подрешёток $\boldsymbol{m}_{A}$, $\boldsymbol{m}_{В}$, … или их проекции на кристаллографические оси образца, а также векторные параметры $\boldsymbol{m} = \boldsymbol{m}_{A} + \boldsymbol{m}_{В}$ и ${l} = \boldsymbol{m}_{A} – \boldsymbol{m}_{В}$, для которых $\boldsymbol{m} \cdot {l} = 0$, причём для антиферромагнетика $\boldsymbol{m} = {0}$, тогда как для слабого ферромагнетика $\boldsymbol{m} \neq {0}$; ${l}$ – вектор антиферромагнетизма.

В ферромагнитной фазе при ${H = 0}$ дальний магнитный порядок с $\boldsymbol{m} \neq {0}$ существует лишь при температурах ${T} \leq {T}_{С}$, где ${T}_{С}$ – температура Кюри, при которой происходит магнитный фазовый переход 2-го рода в парамагнитную фазу, а начальная магнитная восприимчивость ${ \chi} \sim 1/({T} – {T}_{С})$ имеет в этой точке особенность. Наложение внешнего поля и/или конечность размеров образца делают магнитный фазовый переход размытым, а соответствующие им аномалии – сглаженными.

В реальных, т. е. пространственно ограниченных и неидеальных в кристаллохимическом отношении, магнетиках магнитные фазовые переходы 1-го рода обычно сопровождаются возникновением т. н. промежуточного состояния, которое существенно влияет на гистерезисные и метастабильные явления при магнитном фазовом переходе.

Теоретический анализ магнитных фазовых переходов проводится с помощью многомерных магнитных фазовых диаграмм, которые строятся в координатах ${T}$, ${p}$, ${H}$, ${x}$. Наиболее употребительны двумерные магнитные фазовые диаграммы в координатах температура ${T}$ – напряжённость магнитного поля ${H}$, а также в координатах температура ${T}$ – концентрация магнитной компоненты ${x}$ сложного магнитного соединения.

Как и для всех типов фазовых переходов, для магнитных фазовых переходов характерны термодинамические и динамические аномалии. К термодинамическим аномалиям относятся скачки первых производных свободной энергии (намагниченности, энтропии и объёма) при магнитных фазовых переходах 1-го рода и вторых производных (магнитной восприимчивости, теплоёмкости и сжимаемости) при магнитных фазовых переходах 2-го рода; к динамическим – аномалии скорости звука и явление т. н. критического замедления (стремление к нулю некоторых кинетических коэффициентов – диффузии, вязкости и т. п.).

Простейший тип спонтанных магнитных фазовых переходов – переход типа магнитный порядок – беспорядок между любой магнитоупорядоченной и парамагнитной фазой – обычно имеет место в чистых химических элементах (железо, никель, кобальт, хром). В химических соединениях встречаются переходы между двумя типами магнитного порядка, или т. н. метамагнитные переходы (например, в сплавах на основе марганца). Типичным примером является переход между ферро- и антиферромагнитной фазой, обусловленный т. н. обменной инверсией – сменой знака обменного интеграла при тепловом расширении решётки.

Более сложным типом спонтанных магнитных фазовых переходов являются т. н. ориентационные переходы, где изменение ориентации параметров магнитного порядка $\boldsymbol{m}$ или $\boldsymbol{l}$ относительно осей кристалла обусловлено сменой знака константы анизотропии при изменении температуры. Подобный переход может происходить как один магнитный фазовый переход 1-го рода (в редкоземельном ортоферрите на основе $\text{Dy}$, а также в гематите $\alpha -{Fe}_{2}\text{O}_{3}$) или как последовательность двух магнитных фазовых переходов 2-го рода (например, в редкоземельных ортоферритах на основе $\text{Sm}$ и $\text{Tm}$).

Индуцированные магнитные фазовые переходы происходят при наложении внешнего магнитного поля или давления (при условии ${T = const}$, ${x = const}$), когда магнитное поле достигает определённых критических значений ${H}_{кр}$, и сопровождаются изменением магнитной симметрии – изменением ориентации параметра порядка или его типа (например, ${l → m}$ в антиферромагнетике).Магнитная фазовая диаграмма диэлектрического сплава.Магнитная фазовая диаграмма диэлектрического сплава.

Большое практическое значение имеют концентрационные магнитные фазовые переходы, позволяющие целенаправленно получать ту или иную магнитную фазу, меняя концентрацию одного из компонентов сплава (в стехиометрическом состоянии, возможно, даже немагнитного) при неизменных значениях параметров ${T}$, ${p}$, и ${H}$. Типичным примером является диэлектрический сплав $\text{Eu}_{x}\text{Sr}_{1–x}\text{S}$, магнитная фазовая диаграмма которого изображена на рисунке.

Магнитные фазовые переходы значительно более разнообразны по сравнению с другими типами фазовых переходов, и их строгая теория из-за трудностей математического характера в законченном виде ещё не построена. Наиболее употребительны приближённые теории, основанные на идее т. н. молекулярного поля П. Вейсса или эквивалентной ему феноменологической теории фазовых переходов Л. Д. Ландау, а также на вариационном принципе Н. Н. Боголюбова для свободной энергии. В последние годы широко используется также теория критических показателей Ч. Вильсона, основанная на идеях масштабной инвариантности.