Effect of Ga Partial Substitution on the Structural and Magnetic Properties of Heusler Ni–Mn–Ga Alloys

V. V. Sokolovskiy; Соколовский В. В.; V. D. Buchelnikov; Бучельников В. Д.

doi:10.31857/S0015323023601150

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

Авторы: Соколовский В.В.¹^,2, Бучельников В.Д.¹
Учреждения:
1. Челябинский государственный университет
2. НИТУ “МИСиС”
Выпуск: Том 124, № 11 (2023)
Страницы: 1108-1116
Раздел: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
URL: https://journals.rcsi.science/0015-3230/article/view/232712
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323023601150
EDN: https://elibrary.ru/YGXJEU
ID: 232712

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В рамках теории функционала плотности исследовано влияние легирования атомами Cu и Zn на магнитные и структурные свойства кубической и тетрагональной фазы сплава Гейслера Ni₂Mn_1.125Ga_0.875. 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

Об авторах

В. В. Соколовский

Челябинский государственный университет; НИТУ “МИСиС”

Автор, ответственный за переписку.
Email: vsokolovsky84@mail.ru
Россия, 454001, Челябинск, ул. Бр. Кашириных, 129; Россия, 119049, Москва, Ленинский просп. 4

В. Д. Бучельников

Челябинский государственный университет

Email: vsokolovsky84@mail.ru
Россия, 454001, Челябинск, ул. Бр. Кашириных, 129

Список литературы

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.
Planes A., Mañosa L. Ferromagnetic shape-memory alloys // Mater. Sci. Forum. 2006. V. 512. P. 145–152.
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.
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).
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).
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).
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).
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.
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).
Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. P. 3865–3868.
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.
Kresse G., Joubert D. From ultrasoft pseudopotentials to the projector augmented-wave method // Phys. Rev. B. 1999. V. 59. P. 1758–1775.
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.
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).
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).