Магнитострикция и магнитокалорический эффект в Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe
Приведены результаты магнитных и рентгеновских исследований сплава Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe. Показано, что совмещение с помощью закалки температуры парамагнитного структурного перехода первого рода из гексагональной в орторомбическую фазу и температуры магнитного упорядочения орторомбической фазы из парамаг...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Datum: | 2013 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2013
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118921 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Магнитострикция и магнитокалорический эффект в Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe / А.П. Сиваченко, В.И. Митюк, В.И. Каменев, А.В. Головчан, В.И. Вальков, И.Ф. Грибанов // Физика низких температур. — 2013. — Т. 39, № 12. — С. 1350–1354. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859476455228964864 |
|---|---|
| author | Сиваченко, А.П. Митюк, В.И. Каменев, В.И. Головчан, А.В. Вальков, В.И. Грибанов, И.Ф. |
| author_facet | Сиваченко, А.П. Митюк, В.И. Каменев, В.И. Головчан, А.В. Вальков, В.И. Грибанов, И.Ф. |
| citation_txt | Магнитострикция и магнитокалорический эффект в Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe / А.П. Сиваченко, В.И. Митюк, В.И. Каменев, А.В. Головчан, В.И. Вальков, И.Ф. Грибанов // Физика низких температур. — 2013. — Т. 39, № 12. — С. 1350–1354. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика низких температур |
| description | Приведены результаты магнитных и рентгеновских исследований сплава Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe. Показано, что совмещение с помощью закалки температуры парамагнитного структурного перехода первого рода из гексагональной в орторомбическую фазу и температуры магнитного упорядочения орторомбической фазы из парамагнитного в ферромагнитное состояние приводит к изменению рода магнитного фазового превращения от изоструктурного перехода второго рода к магнитоструктурному (гексагональный парамагнетик–орторомбический ферромагнетик) переходу первого рода. При этом характер низкотемпературного перехода ферромагнетизм–антиферромагнетизм, который наблюдается в магнитных полях напряженностью ниже 3,5 Тл, существенно не изменяется. Обсуждаются механизмы возникновения гигантских анизотропного магнитострикционного (до 10%) и магнитокалорического (до 28 Дж/(кг·К) при изменении поля от 0 до 5 Тл) эффектов.
Наведено результати магнітних і рентгенівських досліджень сплаву Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe. Показано, що суміщення за допомогою загартування температури парамагнітного структурного переходу першого роду з гексагональної в орторомбічну фазу й температури магнітного впорядкування орторомбічної фази з парамагнітного у феромагнітний стан приводить до зміни роду магнітного фазового перетворення від ізоструктурного переходу другого роду до магнітоструктурного (гексагональний парамагнетик–орторомбічний феромагнетик) переходу першого роду. При цьому характер низькотемпературного переходу феромагнетизм–антиферомагнетизм, який спостерігається в магнітних полях напруженістю нижче 3,5 Тл, суттєво не змінюється. Обговорюються механізми виникнення гігантських анізотропного магнітострикційного (до 10%) і магнітокалоричного (до 28 Дж/(кг·К) при зміні поля от 0 до 5 Тл) ефектів.
The results of magnetic measurements and x-ray analysis of the Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe alloy are presented. It is shown that the quenching makes it possible to overlap the temperature of first-order paramagnetic hexagonal–orthorhombic structural transition and the temperature of paramagnetic–ferromagnetic magnetic phase transition. The overlapping results in the change of the order of magnetic phase transformation: the isostructural phase transition of the second order be-comes a magnetostructural transition of the first order (hexagonal paramagnet–orthorhombic ferromagnet). In this case the character of the low-temperature fer-romagnetism–antiferromagnetism transition observed in magnetic fields of intensity below 3.5 T does not change substantially. The mechanisms of the giant an-isotropic magnetostrictive (up to 10%) and magneto-caloric (up to 28 J/(kg·K) at ΔB = 0–5 T) effects are discussed.
|
| first_indexed | 2025-11-24T11:37:45Z |
| format | Article |
| fulltext |
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 12, c. 1350–1354
Магнитострикция и магнитокалорический эффект
в Mn0,89Cr0,11NiGe
А.П. Сиваченко1, В.И. Митюк2, В.И. Каменев1, А.В. Головчан1,3,
В.И. Вальков1, И.Ф. Грибанов1
1Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины
ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина
E-mail: valkov09@gmail.com
2ГО НПЦ НАН Беларуси по материаловедению, ул. П. Бровки, 19, г. Минск, 220072, Беларусь
3Донецкий национальный университет, ул. Университетская, 24, г. Донецк, 83001, Украина
Статья поступила в редакцию 30 мая 2013 г.
Приведены результаты магнитных и рентгеновских исследований сплава Mn0,89Cr0,11NiGe. Показано,
что совмещение с помощью закалки температуры парамагнитного структурного перехода первого рода
из гексагональной в орторомбическую фазу и температуры магнитного упорядочения орторомбической
фазы из парамагнитного в ферромагнитное состояние приводит к изменению рода магнитного фазового
превращения от изоструктурного перехода второго рода к магнитоструктурному (гексагональный пара-
магнетик–орторомбический ферромагнетик) переходу первого рода. При этом характер низкотемпера-
турного перехода ферромагнетизм–антиферромагнетизм, который наблюдается в магнитных полях на-
пряженностью ниже 3,5 Тл, существенно не изменяется. Обсуждаются механизмы возникновения
гигантских анизотропного магнитострикционного (до 10%) и магнитокалорического (до 28 Дж/(кг·К) при
изменении поля от 0 до 5 Тл) эффектов.
Наведено результати магнітних і рентгенівських досліджень сплаву Mn0,89Cr0,11NiGe. Показано, що
суміщення за допомогою загартування температури парамагнітного структурного переходу першого ро-
ду з гексагональної в орторомбічну фазу й температури магнітного впорядкування орторомбічної фази
з парамагнітного у феромагнітний стан приводить до зміни роду магнітного фазового перетворення від
ізоструктурного переходу другого роду до магнітоструктурного (гексагональний парамагнетик–орто-
ромбічний феромагнетик) переходу першого роду. При цьому характер низькотемпературного переходу
феромагнетизм–антиферомагнетизм, який спостерігається в магнітних полях напруженістю нижче 3,5 Тл,
суттєво не змінюється. Обговорюються механізми виникнення гігантських анізотропного магнітострик-
ційного (до 10%) і магнітокалоричного (до 28 Дж/(кг·К) при зміні поля от 0 до 5 Тл) ефектів.
PACS: 75.30.Sg Магнитокалорический эффект, магнитное охлаждение;
75.80.+q Магнитомеханический эффект, магнитострикция.
Ключевые слова: ферромагнетики, магнитокалорический эффект, магнитострикция.
Введение
Материалы с магнитоструктурным фазовым пере-
ходом, в которых кристаллическая и магнитная струк-
туры изменяются одновременно, привлекают значи-
тельное внимание не только из-за их важности для
фундаментальной науки, но также широкими возмож-
ностями их практического применения. Благодаря
сильной взаимосвязи магнитной и решеточной подсис-
тем возможно, с одной стороны, управление магнито-
структурными фазовыми переходами с помощью маг-
нитного поля, температуры или давления, а с другой —
наблюдение ряда интересных эффектов: магнитострик-
ции, магнитосопротивления, гигантского магнитокало-
рического эффекта и индуцированного полем эффекта
памяти формы. К таким материалам относится, в част-
ности, широкий класс полугейслеровых сплавов на
основе MnNiGe, MnCoGe, MnCoSi и др., активно ис-
следуемых в последнее время в связи с большим по-
тенциалом их возможного практического применения
© А.П. Сиваченко, В.И. Митюк, В.И. Каменев, А.В. Головчан, В.И. Вальков, И.Ф. Грибанов, 2013
Магнитострикция и магнитокалорический эффект в Mn0,89Cr0,11NiGe
в качестве рабочих тел магнитных рефрижераторов, ис-
точников спин-поляризованных электронов (в устройст-
вах спинтроники) и т.д.
Как известно из литературы [1], стехиометрический
сплав NiMnGe при высоких температурах является па-
рамагнетиком с гексагональной кристаллической струк-
турой типа Ni2In (группа симметрии P63/mmc). При
понижении температуры происходит бездиффузионный
структурный переход мартенситного типа (Tt = 470 К)
от высокотемпературной гексагональной к низкотем-
пературной орторомбической структуре типа TiNiSi
(группа симметрии Pnma). При дальнейшем пониже-
нии температуры наблюдается изоструктурный маг-
нитный фазовый переход из парамагнитной (PM) фазы
в антиферромагнитную (AF) спиральную структуру
(TN = 346 К). Согласно [2–4], выбором подходящего
легирования в MnNiGe, MnCoGe, MnCoSi можно фор-
мировать как новое состояние со спонтанной намаг-
ниченностью, так и сильное магнитоупругое взаимо-
действие.
В данном сообщении рассмотрены особенности фа-
зовых переходов в сплавах системы Mn1–xCrxNiGe на
примере Mn0,89Cr0,11NiGe.
1. Методика эксперимента
Исследуемые образцы Mn0,89Cr0,11NiGe были при-
готовлены индукционной плавкой исходных элементов
Mn, Cr, Ni, Ge, взятых в соответствующих пропорциях.
Полученные слитки помещались в откачанные квар-
цевые ампулы и отжигались при температуре 850 °С
в течение 6 ч. Одна часть образцов закалялась в воду
путем разрушения ампул, вторая — медленно охлаж-
далась вместе с печью.
Температурные и полевые зависимости намагни-
ченности в магнитных полях с индукцией B < 1 Тл из-
мерялись с помощью маятниковых магнитных весов
типа Доменикали, в полях B < 14 Тл — на вибрацион-
ном магнитометре фирмы Cryogenic Limited. Индуци-
рованное магнитным полем изменение энтропии в об-
ласти перехода из ферромагнитного в парамагнитное
состояние оценивалось стандартным методом с ис-
пользованием соотношений Максвелла [5], исходя из
серии изотерм намагничивания, снятых в этой области
при последовательном (с шагом 3–4 К) повышении
температуры.
Рентгеноструктурный анализ проводился на дифрак-
тометре ДРОН-3 с использованием Cu-Kα-излучения и
низкотемпературной рентгеновской камеры КРН-190.
2. Результаты и их обсуждение
Исследование магнитных и структурных характери-
стик сплавов системы Mn1–xCrxNiGe показало, что за-
мещение атомов Mn атомами Cr приводит к возник-
новению и стабилизации ферромагнитного состояния,
причем существенная особенность этих сплавов — воз-
можность изменения характера магнитного фазового
перехода из парамагнитного в ферромагнитное состоя-
ние (PM–FM) от изоструктурного превращения II рода
(наблюдается у медленно охлажденных образцов) до
магнитоструктурного фазового превращения I рода
(реализуется в образцах, закаленных от 850 °С в воду),
рис. 1(а). Это связано с понижением температуры Tt
мартенситного перехода в исследуемых сплавах при
совместном воздействии легирования хромом и специ-
альной термообработки (твердофазной закалки) вплоть
до ее совмещения с температурой магнитного упоря-
дочения. Похожее поведение наблюдается после твер-
дофазной закалки в сплавах системы Mn1–yCryCoGe
(0 < y < 0,25), в которых при y > 0,04 высокотемпера-
турная кристаллическая фаза (типа Ni2In) частично со-
храняется ниже температуры мартенситного структур-
ного перехода (аналогичного наблюдаемому в MnNiGe),
причем соотношение гексагональной и орторомбиче-
ской фаз зависит от концентрации Cr [6]. При этом
магнитный переход из парамагнитного в ферромагнит-
ное состояние, являющийся в нелегированном MnCoGe
типичным переходом II рода (точка Кюри ТС = 345 К),
с ростом концентрации Cr смещается в сторону низких
50 100 150 200 250 300 350 400
0
20
40
60
80
0
20
40
60
50 100 150 200 250 300 350 400
(б)
T, К
= 0,1 TлB
= 14 B Tл
закаленный
закаленный
медленно охлажденный
B = 0,97 Tл
( )a
M
, А
·м
кг
2 /
M
, А
·м
кг
2 /
Рис. 1. Температурные зависимости намагниченности: (a) за-
каленного в воду от 850 °С () и медленно охлажденного ()
образцов Mn0,89Cr0,11NiGe в магнитном поле 0,97 Тл; (б) за-
каленного в воду от 850°С образца в магнитных полях 0,1 ()
и 14 () Тл.
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 12 1351
А.П. Сиваченко, В.И. Митюк, В.И. Каменев, А.В. Головчан, В.И. Вальков, И.Ф. Грибанов
температур и становится переходом I рода с признака-
ми магнитоструктурного превращения, характеризуе-
мого большой крутизной и температурным гистерези-
сом. Однако влияние замещения атомов марганца
атомами хрома на магнитоупорядоченные состояния
сплавов на основе MnNiGe и MnCoGe противопо-
ложно: в первом случае увеличение концентрации Cr
приводит к возникновению и стабилизации ферромаг-
нитного состояния, во втором — к его подавлению.
Причины такого поведения, выявленные с помощью
ab initio анализа электронной структуры этих сплавов
[7] и связанные, в основном, с изменением параметров
кристаллической решетки, будут обсуждаться в от-
дельной публикации.
В настоящей работе установлено, что большое
влияние на границы устойчивости кристаллических и
магнитных фаз и характер магнитных фазовых превра-
щений в сплавах Mn1–xCrxNiGe оказывает специфика
термообработки в процессе приготовления образцов.
Кристаллическая структура медленно охлажденных
образцов с 0 ≤ x ≤ 0,25 ниже температуры Tt мартен-
ситного перехода (Tt > TN, TC) остается почти чисто
орторомбической. Температуры магнитных переходов
беспорядок–порядок (TN, TC) при этом слабо зависят
от концентрации хрома. В закаленных образцах при
0,11 ≤ x ≤ 0,25 область устойчивости высокотемпера-
турной гексагональной фазы расширяется в сторону
низких температур, и магнитное упорядочение теперь
сопровождается изменением фазового состава образца
от практически однофазного PM-состояния с гексаго-
нальной структурой к двухфазному FM-состоянию
(20% гексагональной и 80% орторомбической фаз для
Mn0,89Cr0,11NiGe). Наблюдаемый магнитоструктурный
переход является переходом I рода и характеризуется
большой крутизной, температурным гистерезисом
(рис. 1(б)) и большим изменением параметров кристал-
лической решетки (табл. 1). Согласно данным рентге-
ноструктурного анализа, изменение размеров элемен-
тарной ячейки в Mn0,89Cr0,11NiGe при переходе PM–FM
составляет –12% и 8,9% вдоль осей а0 и b0 соответст-
венно (табл. 1), что сходно с результатами, получен-
ными другими авторами для системы Mn1–xFexNiGe [2]
и делает данные материалы перспективными для маг-
нитострикционных приложений.
В отличие от высокотемпературного магнитострук-
турного фазового перехода первого рода беспорядок–
порядок, низкотемпературный переход типа порядок–
порядок (FM–AF) при Tα ≈ 150 К является плавным и
очень неустойчивым к воздействию магнитного поля.
Как показывает анализ процесса намагничивания об-
разца в основном состоянии, даже вдали от температу-
ры перехода FM–AF мода антиферромагнитного упо-
рядочения является «мягкой» и полностью подавляется
относительно небольшим магнитным полем (B < 3,5 Тл
при Т = 5 К, рис. 2).
Таблица 1. Изменение параметров решетки [1,2] при спон-
танном магнитном разупорядочении сплавов Mn0,89Cr0,11NiGe
и Mn0,84Fe0,16NiGe [2]
Mn0,89Cr0,11NiGe
Т, К а0(ch), Å b0(ah), Å c0(ah 3 ), Å V, Å3
280 (PM) 5,406 4,096 7,0945 157,09
170 (FM) 6,055 3,732 7,137 161,28
∆а/а ∆b/b ∆c/c ∆V/V
–12% 8,9% –0,6% –2,67%
Mn0,84Fe0,16NiGe [2]
Т, К а0(ch), Å b0(ah), Å c0(ah 3 ), Å V, Å3
225 (PM) 5,355 4,096 7,0945 155,61
225 (FM) 6,012 3,744 7,097 159,75
∆а/а ∆b/b ∆c/c ∆V/V
–12,3% 8,6% –0,035% –2,66%
П р и м е ч а н и я : 1) параметры решетки даны в ромбиче-
ской установке; 2) ∆V/V = (VPM – VFM)/VPM ; 3) при темпе-
ратуре 225 К в образцах Mn0,84Fe0,16NiGe сосуществуют
две фазы: гексагональная PM и орторомбическая FM.
Оценка магнитокалорических характеристик иссле-
дуемых материалов проводилась, как упоминалось
выше, по данным магнитных измерений с использова-
нием соотношений Максвелла [5]. На рис. 2 представ-
лена серия изотермических кривых намагничивания,
снятых для закаленного образца Mn0,89Cr0,11NiGe при
пошаговом повышении температуры в области спон-
танного фазового перехода FM–PM. Из этих данных
стандартным методом определены температурные за-
висимости скачков магнитной энтропии ∆S для разных
диапазонов изменения величины магнитного поля при
индуцировании им фазового перехода PM–FM. Резуль-
таты представлены на рис. 3. Как видно, в исследуе-
мом образце максимальное значение ∆S составляет
−11, –28 и –48 Дж/(кг·К) при изменении индукции
магнитного поля от 0 до 2, 5 и 8 Тл соответственно,
что сравнимо с показателями наиболее перспективных
современных магнитокалорических материалов. Зная
Рис. 2. Кривые изотермического намагничивания закаленно-
го сплава Mn0,89Cr0,11NiGe при разных температурах.
0 5 10 15
25
50
75
B, Tл
5 К
254 К
258 К
262 К
265 К
268 К
271 К
274 5 , К
278 5 , К
286 К
289 К
300 К
M
, А
·м
кг
2 /
1352 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 12
Магнитострикция и магнитокалорический эффект в Mn0,89Cr0,11NiGe
температурные зависимости скачков энтропии ∆S(T),
соответствующие различным величинам изменения
индукции магнитного поля ∆B, для этих ∆B можно
определить хладоемкость q, являющуюся одним из
наиболее важных параметров магнитоохлаждающих
систем и характеризующую количество тепла, перено-
симого между холодным и горячим резервуарами в
одном идеальном цикле охлаждения [8]:
2
1
( , )
T
T
q S T B dT= ∆∫ ,
где T1 и T2 — нижняя и верхняя температуры, соответ-
ствующие уровню половины максимума пика на зави-
симости ∆S(T). Величина хладоемкости для исследуе-
мого сплава составляет –89, –236 и –375 Дж/кг при
изменении индукции магнитного поля от 0 до 2, 5 и
8 Тл соответственно.
Нами исследована также возможность воздействия
на функциональные характеристики рассматриваемых
материалов путем использования при их приготовлении
высокоскоростной закалки из жидкого состояния на
вращающееся медное колесо (метод спиннингования).
По предварительным данным, спонтанный магнитный
переход FM–PM в Mn0,89Cr0,11NiGe непосредственно
после такой закалки размывается по температуре, что
вызывает уменьшение максимального значения скачка
энтропии примерно в 10 раз. В то же время хладоем-
кость остается почти неизменной. Кратковременный
отжиг при T = 850 °С меняет магнитное поведение бы-
стро закаленных сплавов, сближая его с рассмотрен-
ным выше поведением приготовленных стандартным
образом образцов, однако улучшения магнитокалори-
ческих характеристик таким методом получить пока не
удалось.
Таким образом, главная особенность исследованно-
го сплава — возможность совмещения с помощью спе-
циальной термообработки (твердофазной закалки) тем-
ператур магнитного и структурного переходов, что ме-
няет род магнитного превращения со второго на первый
и сопровождается большой анизотропной магнито-
стрикцией и гигантским магнитокалорическим эффек-
том. Это позволяет позиционировать полугейслеровы
сплавы системы Mn1–xCrxNiGe как новые «зеленые»
материалы, потенциально пригодные для прикладной
магнитокалорики.
Обнаруженные особенности поведения исследован-
ных образцов Mn0,89Cr0,11NiGe вызывают ряд вопро-
сов. Первый связан с возникновением в образцах маг-
нитоупорядоченных FM и AF состояний. Как видно из
табл. 1, переход из PM в FM состояние в закаленном
образце сопровождается изменением симметрии кри-
сталлической решетки с существенным изменением ее
параметров и уменьшением на 2,67% объема. Однако
это не может служить основанием для вывода о ре-
шающем вкладе магнитообъемных деформаций в фор-
мирование магнитного упорядочения, поскольку в
медленно охлажденном образце ферромагнитное упо-
рядочение возникает путем фазового перехода II рода
без существенного изменения размеров решетки. Ско-
рее всего, главенствующую роль здесь приобретают
тепловые флуктуации спиновой плотности, влияющие
на электронную структуру и, как следствие, на ста-
бильность того или иного типа магнитного упорядоче-
ния [9].
Не менее важным является вопрос об изменении ро-
да магнитного фазового перехода у закаленного образ-
ца. При температуре отжига 850 °С легированные об-
разцы Cr, как и исходный MnNiGe, вероятно, обладают
гексагональной симметрией кристаллической решетки.
Как уже говорилось, медленно охлажденный обра-
зец, аналогично MnNiGe, при понижении температу-
ры испытывает структурный фазовый переход I рода в
устойчивое при низких температурах состояние с ор-
торомбической кристаллической структурой. При даль-
нейшем охлаждении образца в нем возникает FM упо-
рядочение, т.е. температуры структурного и магнитного
переходов не совпадают. Закаленный в воду образец
сохраняет гексагональную структуру вплоть до темпе-
ратуры магнитного фазового перехода PM–FM, кото-
рый в этом случае происходит с изменением симмет-
рии решетки, т.е. является магнитоструктурным пре-
вращением. Это означает (учитывая поведение медлен-
но охлажденного образца), что непосредственно выше
температуры магнитоструктурного перехода фазовое
состояние закаленного образца является метастабиль-
ным относительно абсолютно устойчивого орторомби-
ческого состояния. Поскольку переход обратимый, то
при нагревании образец возвращается из устойчивого
состояния FM (Pnma) в метастабильное PM(P63/mmc),
что представляется нетривиальным с точки зрения су-
ществующих представлений о метастабильных состоя-
ниях в твердом теле. Поэтому вопрос об особенностях
Рис. 3. Изменение магнитной энтропии –ΔS(T) закаленного
сплава Mn0,89Cr0,11NiGe при различных пределах изменения
магнитного поля.
260 265 270 275 280 285
10
0
20
30
40
50
, КT
∆B = 0–1 Тл
∆B = 0–2 Тл
∆B = 0–3 Тл
∆B = 0–4 Тл
∆B = 0–5 Тл
∆B = 0–8 Тл
–
/
∆S
(
),
Д
ж
(к
г·
К
)
T
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 12 1353
А.П. Сиваченко, В.И. Митюк, В.И. Каменев, А.В. Головчан, В.И. Вальков, И.Ф. Грибанов
реализации такого состояния в закаленном образце
заслуживает особого внимания и дальнейшего изуче-
ния наряду с анализом механизмов наблюдаемых струк-
турных и магнитоструктурных превращений и их связи
с функциональными характеристиками материалов,
что важно для практических приложений.
Работа выполнена в рамках конкурсного проекта
ДФФДУ-БPФФД № Ф54.1/003.
1. H. Fjellvag and A.F. Andersen, J. Magn. Magn. Mater. 50,
291 (1985).
2. E. Liu, W. Wang, L. Feng, W. Zhu, G. Li, J. Chen, H. Zhang,
G. Wu, C. Jiang, H. Xu, and F. de Boer, Nature Commun.
3:873 doi: 10.1038/ncomms1868 (2012).
3. A. Barcza, Z. Gercsi, H. Michor, K. Suzuki, W. Kockelmann,
K.S. Knight, and K.G. Sandeman, Phys. Rev. B 87, 064410
(2013).
4. E.K. Liu, H.G. Zhang, G.Z. Xu, X.M. Zhang, R.S. Ma, W.H.
Wang, J.L. Chen, H.W. Zhang, G.H. Wu, L. Feng, and X.X.
Zhang, Appl. Phys. Lett. 102, 122405 (2013).
5. N.A. de Oliveira and P.J. von Ranke, Phys. Rev. B 77,
214439 (2008).
6. И.Ф. Грибанов, В.И. Вальков, А.П. Сиваченко и др.
Сборник докладов Международной научной конференции
«Актуальные проблемы физики твердого тела», 18–21 ок-
тября 2011 г., Минск, Т. 2, с. 204.
7. А.В. Головчан, И.Ф. Грибанов, Тезисы докладов 12-й Меж-
дународной конференции «Высокие давления–2012. Фун-
даментальные и прикладные аспекты», Украина, г. Су-
дак, 23–27 сентября, 2012 г., с. 101.
8. V. Franco, J.S. Blazquez, B. Ingale, and A. Conde, Annu.
Rev. Mater. Res. 42, 305 (2012).
9. В.И. Вальков, А.В. Головчан, Д.В. Варюхин, ФНТ 38,
496 (2012) [Low Temp. Phys. 38, 386 (2012)].
Magnetostrictive and magnetocaloric effects
in Mn0.89Cr0.11NiGe
A.P. Sivachenko, V.I. Mitsiuk, V.I. Kamenev,
A.V. Golovchan, V.I. Valkov, and I.F. Gribanov
The results of magnetic measurements and x-ray
analysis of the Mn0.89Cr0.11NiGe alloy are presented.
It is shown that the quenching makes it possible to
overlap the temperature of first-order paramagnetic
hexagonal–orthorhombic structural transition and the
temperature of paramagnetic–ferromagnetic magnetic
phase transition. The overlapping results in the change
of the order of magnetic phase transformation: the
isostructural phase transition of the second order be-
comes a magnetostructural transition of the first order
(hexagonal paramagnet–orthorhombic ferromagnet).
In this case the character of the low-temperature fer-
romagnetism–antiferromagnetism transition observed
in magnetic fields of intensity below 3.5 T does not
change substantially. The mechanisms of the giant an-
isotropic magnetostrictive (up to 10%) and magneto-
caloric (up to 28 J/(kg·K) at ΔB = 0–5 T) effects are
discussed.
PACS: 75.30.Sg Magnetocaloric effect, magnetic
cooling;
75.80.+q Magnetomechanical effects,
magnetostriction.
Keywords: ferromagnetics, magnetocaloric effect, mag-
netostriction
1354 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2013, т. 39, № 12
http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n5/ncomms1868/metrics/citations%23auth-4%23auth-4
http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n5/ncomms1868/metrics/citations%23auth-5%23auth-5
http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n5/ncomms1868/metrics/citations%23auth-6%23auth-6
http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n5/ncomms1868/metrics/citations%23auth-7%23auth-7
http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n5/ncomms1868/metrics/citations%23auth-8%23auth-8
http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n5/ncomms1868/metrics/citations%23auth-9%23auth-9
http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n5/ncomms1868/metrics/citations%23auth-10%23auth-10
http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n5/ncomms1868/metrics/citations%23auth-11%23auth-11
http://dx.doi.org/10.1038/ncomms1868
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-118921 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0132-6414 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-24T11:37:45Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Сиваченко, А.П. Митюк, В.И. Каменев, В.И. Головчан, А.В. Вальков, В.И. Грибанов, И.Ф. 2017-06-01T09:21:32Z 2017-06-01T09:21:32Z 2013 Магнитострикция и магнитокалорический эффект в Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe / А.П. Сиваченко, В.И. Митюк, В.И. Каменев, А.В. Головчан, В.И. Вальков, И.Ф. Грибанов // Физика низких температур. — 2013. — Т. 39, № 12. — С. 1350–1354. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 75.30.Sg, 75.80.+q https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118921 Приведены результаты магнитных и рентгеновских исследований сплава Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe. Показано, что совмещение с помощью закалки температуры парамагнитного структурного перехода первого рода из гексагональной в орторомбическую фазу и температуры магнитного упорядочения орторомбической фазы из парамагнитного в ферромагнитное состояние приводит к изменению рода магнитного фазового превращения от изоструктурного перехода второго рода к магнитоструктурному (гексагональный парамагнетик–орторомбический ферромагнетик) переходу первого рода. При этом характер низкотемпературного перехода ферромагнетизм–антиферромагнетизм, который наблюдается в магнитных полях напряженностью ниже 3,5 Тл, существенно не изменяется. Обсуждаются механизмы возникновения гигантских анизотропного магнитострикционного (до 10%) и магнитокалорического (до 28 Дж/(кг·К) при изменении поля от 0 до 5 Тл) эффектов. Наведено результати магнітних і рентгенівських досліджень сплаву Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe. Показано, що суміщення за допомогою загартування температури парамагнітного структурного переходу першого роду з гексагональної в орторомбічну фазу й температури магнітного впорядкування орторомбічної фази з парамагнітного у феромагнітний стан приводить до зміни роду магнітного фазового перетворення від ізоструктурного переходу другого роду до магнітоструктурного (гексагональний парамагнетик–орторомбічний феромагнетик) переходу першого роду. При цьому характер низькотемпературного переходу феромагнетизм–антиферомагнетизм, який спостерігається в магнітних полях напруженістю нижче 3,5 Тл, суттєво не змінюється. Обговорюються механізми виникнення гігантських анізотропного магнітострикційного (до 10%) і магнітокалоричного (до 28 Дж/(кг·К) при зміні поля от 0 до 5 Тл) ефектів. The results of magnetic measurements and x-ray analysis of the Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe alloy are presented. It is shown that the quenching makes it possible to overlap the temperature of first-order paramagnetic hexagonal–orthorhombic structural transition and the temperature of paramagnetic–ferromagnetic magnetic phase transition. The overlapping results in the change of the order of magnetic phase transformation: the isostructural phase transition of the second order be-comes a magnetostructural transition of the first order (hexagonal paramagnet–orthorhombic ferromagnet). In this case the character of the low-temperature fer-romagnetism–antiferromagnetism transition observed in magnetic fields of intensity below 3.5 T does not change substantially. The mechanisms of the giant an-isotropic magnetostrictive (up to 10%) and magneto-caloric (up to 28 J/(kg·K) at ΔB = 0–5 T) effects are discussed. Работа выполнена в рамках конкурсного проекта ДФФДУ-БPФФД № Ф54.1/003. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Сверхпроводимость, в том числе высокотемпературная Магнитострикция и магнитокалорический эффект в Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe Magnetostrictive and magnetocaloric effects in Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe Article published earlier |
| spellingShingle | Магнитострикция и магнитокалорический эффект в Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe Сиваченко, А.П. Митюк, В.И. Каменев, В.И. Головчан, А.В. Вальков, В.И. Грибанов, И.Ф. Сверхпроводимость, в том числе высокотемпературная |
| title | Магнитострикция и магнитокалорический эффект в Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe |
| title_alt | Magnetostrictive and magnetocaloric effects in Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe |
| title_full | Магнитострикция и магнитокалорический эффект в Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe |
| title_fullStr | Магнитострикция и магнитокалорический эффект в Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe |
| title_full_unstemmed | Магнитострикция и магнитокалорический эффект в Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe |
| title_short | Магнитострикция и магнитокалорический эффект в Mn₀,₈₉Cr₀,₁₁NiGe |
| title_sort | магнитострикция и магнитокалорический эффект в mn₀,₈₉cr₀,₁₁nige |
| topic | Сверхпроводимость, в том числе высокотемпературная |
| topic_facet | Сверхпроводимость, в том числе высокотемпературная |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118921 |
| work_keys_str_mv | AT sivačenkoap magnitostrikciâimagnitokaloričeskiiéffektvmn089cr011nige AT mitûkvi magnitostrikciâimagnitokaloričeskiiéffektvmn089cr011nige AT kamenevvi magnitostrikciâimagnitokaloričeskiiéffektvmn089cr011nige AT golovčanav magnitostrikciâimagnitokaloričeskiiéffektvmn089cr011nige AT valʹkovvi magnitostrikciâimagnitokaloričeskiiéffektvmn089cr011nige AT gribanovif magnitostrikciâimagnitokaloričeskiiéffektvmn089cr011nige AT sivačenkoap magnetostrictiveandmagnetocaloriceffectsinmn089cr011nige AT mitûkvi magnetostrictiveandmagnetocaloriceffectsinmn089cr011nige AT kamenevvi magnetostrictiveandmagnetocaloriceffectsinmn089cr011nige AT golovčanav magnetostrictiveandmagnetocaloriceffectsinmn089cr011nige AT valʹkovvi magnetostrictiveandmagnetocaloriceffectsinmn089cr011nige AT gribanovif magnetostrictiveandmagnetocaloriceffectsinmn089cr011nige |