1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика металлов и металловедение
  4. T. 124, № 11, 2023

Физика металлов и металловедение, 2023, T. 124, № 11, стр. 1108-1116

Влияние частичного замещения Ga на структурные и магнитные свойства сплавов Гейслера Ni–Mn–Ga

В. В. Соколовский a, b, *, В. Д. Бучельников a

a Челябинский государственный университет
454001 Челябинск, ул. Бр. Кашириных, 129, Россия

b НИТУ “МИСиС”
119049 Москва, Ленинский просп. 4, Россия

* E-mail: vsokolovsky84@mail.ru

Поступила в редакцию 26.06.2023
После доработки 07.08.2023
Принята к публикации 09.08.2023

Аннотация

В рамках теории функционала плотности исследовано влияние легирования атомами Cu и Zn на магнитные и структурные свойства кубической и тетрагональной фазы сплава Гейслера Ni2Mn1.125Ga0.875. Частичное замещение атомов Ga атомами Cu и Zn приводит к уменьшению разницы энергий между ферромагнитным и ферримагнитным состоянием кубической фазы и увеличению энергетического барьера между кубической и тетрагональной фазой. Последнее наблюдение косвенно указывает на рост температуры структурного перехода, наблюдаемый экспериментально. В рамках расчетов параметров обменного взаимодействия из первых принципов и моделирования методом Монте-Карло температурных зависимостей намагниченности построена фазовая Т–х диаграмма. Показано, что температура Кюри тетрагональной фазы существенно уменьшается по сравнению с температурой Кюри кубической фазы с ростом содержания Cu и Zn за счет увеличения межподрешеточного антиферромагнитного взаимодействия между атомами Mn.

Ключевые слова: сплавы Гейслера, ab initio вычисления, моделирование методом Монте-Карло

Список литературы

  1. Vasiliev A.N., Buchelnikov V.D., Takagi T. Khovailo V.V., Estrin E.I. Shape-memory ferromagnets // Phys. Uspekhi. 2003. V. 46. P. 559–588.

  2. Planes A., Mañosa L. Ferromagnetic shape-memory alloys // Mater. Sci. Forum. 2006. V. 512. P. 145–152.

  3. Buchelnikov V.D., Vasiliev A.N., Koledov V.V., Taskaev S.V., Khovaylo V.V., Shavrov V.G. Magnetic shape-memory alloys: Phase transitions and functional properties // Phys. Uspekhi. 2006. V. 49. P. 871–877.

  4. Planes A., Mañosa L., Acet M. Magnetocaloric effect and its relation to shape-memory properties in ferromagnetic Heusler alloys // J. Phys. Condens. Matter. 2009. V. 21. P. 233201 (29).

  5. Khovaylo V.V., Buchelnikov V.D., Kainuma R., Koledov V.V., Otsuka M., Shavrov V.G., Takagi T., Taskaev S.V., Vasiliev A.N. Phase transitions in Ni2 + xMn1 – xGa with a high Ni excess // Phys. Rev. B. 2005. V. 72. P. 224408 (10).

  6. Çakιr A., Righi L., Albertini F., Acet M., Farle M., Aktürk S. Extended investigation of intermartensitic transitions in Ni–Mn–Ga magnetic shape memory alloys: A detailed phase diagram determination // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. P. 183912 (9).

  7. Sokolovskiy V., Buchelnikov V., Skokov K., Gutfleisch O., Karpenkov D., Koshkid’ko Yu., Miki H., Dubenko I., Ali N., Stadler S., Khovaylo V. Magnetocaloric and magnetic properties of Ni2Mn1–xCuxGa Heusler alloys: An insight from the direct measurements and ab initio and Monte Carlo calculations // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. P. 183913 (9).

  8. Sokolovskiy V., Grünebohm A., Buchelnikov V., Entel P. Ab initio and Monte Carlo approaches for the magnetocaloric effect in Co- and In-doped Ni–Mn–Ga Heusler alloys // Entropy. 2014. V. 16. P. 4992–5019.

  9. Gamzatov A.G., Batdalov A.B., Aliev A.M., Khizriev Sh.K., Khovaylo V.V., Ghotbi Varzaneh A., Kameli P., Abdolhosseini Sarsari I., Jannati S. Anomalous heat transfer near the martensite-austenite phase transition in Ni50Mn28Ga22 – x(Cu, Zn)x (x = 0; 1.5) alloys // Intermetallics. 2022. V. 143. P. 107491 (6).

  10. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. P. 3865–3868.

  11. Kresse G., Furthmüller J. Efficient iterative schemes for ab initio total-energy calculations using a plane- wave basis set // Phys. Rev. B. 1996. V. 54. P. 11169–11186.

  12. Kresse G., Joubert D. From ultrasoft pseudopotentials to the projector augmented-wave method // Phys. Rev. B. 1999. V. 59. P. 1758–1775.

  13. Buchelnikov V., Zagrebin M., Sokolovskiy V. Magnetic states of Ni2MnZ and Ni2CrZ (Z = Al, As, Bi, Ga, Ge, In, P, Pb, Sb, Si, Sn, Tl) Heusler alloys // J. Magn. Magn. Mater. 2018. V. 459. P. 78–83.

  14. Sokolovskaya Y., Miroshkina O., Baigutlin D., Sokolovskiy V., Zagrebin M., Buchelnikov V., Zayak A. A ternary map of Ni–Mn–Ga Heusler alloys from ab initio calculations // Metals. 2021. V. 11. P. 973 (14).

  15. Ebert H., Ködderitzsch D., Minár J. Calculating condensed matter properties using the KKR-Green’s function method-recent developments and applications // Rep. Prog. Phys. 2011. V. 74. P. 096501 (48).

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика металлов и металловедение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал