Propiedades estructuralesy magnéticas de aleaciones cristalinas desordenadas Fe50Mn25+xSn25-x con x: -1.25, 0.0, 2.5, 5.0, 7.5

Structural and magnetic properties of disordered crystalline Fe50Mn25+xSn25-x alloys with x: -1.25, 0.0, 2.5, 5.0, 7.5

Aleaciones cristalinas desordenadas Fe₅₀Mn_25+xSn_25-x, con x = -1.25, 0.0, 2.5, 5.0, 7.5, cercanas a las composiciones de Heusler-211, fueron preparadas por fusión en atmósfera inerte, subsecuentemente, sometidas a recocido térmico durante 4 días a 1173 K y, finalmente, enfriadas en agua helada. Todas las aleaciones han sido sistemáticamente analizadas mediante difracción de rayos X, espectroscopias Mössbauer de ⁵⁷Fe y ¹¹⁹Sn, y medidas de magnetización a temperatura ambiente. Los análisis Rietveld de los difractogramas de las muestras con x = -1.25 y 0.0 muestran la presencia de dos fases cristalográficas hexagonales: (i) la solución sólida químicamente desordenada e-(Fe/Mn)₃Sn (mayoritaria), y (ii) el intermetálico e-Fe₅Sn₃ (minoritaria); mientras que, las aleaciones con x = 2.5, 5.0 y 7.5, presentan solo la solución sólida desordenada, e-(Fe/Mn)₃(Sn/Fe/Mn). Si bien, las composiciones de las aleaciones Fe₅₀Mn_25+xSn_25-x son cercanas a las de Heusler-211, ninguna tiene la estructura cúbica L2₁ característica de estas. Los tamaños medios de los cristalitos, calculados por el método de Williamson-Hall, están dentro del rango 256-62 nm y disminuyen cuando x aumenta. Los resultados Mössbauer de todas las aleaciones muestran la característica de magnetismo localizado a través de la distribución de campos magnéticos hiperfinos en los sitios de Fe, y de magnetismo itinerante a través de los campos transferidos desde los átomos de Fe en los núcleos de ¹¹⁹Sn. Los campos coercitivos y remanentes, obtenidos por medidas de magnetización bajo campo magnético aplicado entre -2200 y +2200 Oe, disminuyen cuando x aumenta. Los valores de los campos coercitivos están en el rango de los magnetos blandos (1-20 Oe).

Disordered crystalline Fe₅₀Mn_25+xSn_25-x alloys, with x = -1.25, 0.0, 2.5, 5.0, 7.5 (close to the full-Heusler alloys), were arc-melted in a high purity argon atmosphere and the molten pellets were individually sealed in quartz tubes also under argon atmosphere. Subsequently, they were annealed at 1173 K for 4 days, being finally quenched in a bath with cold water. Structural and magnetic properties have systematically been studied using X-ray diffraction, ⁵⁷Fe, and ¹¹⁹Sn Mössbauer spectroscopies, and magnetization measurements recorded at room temperature. Rietveld refinement of the X-ray diffraction patterns of the annealed samples with x = -1.25 and 0 has revealed the presence of two hexagonal crystallographic phases: (i) a chemically disordered solid solution identified as  e-(Fe/Mn)₃Sn (majority fraction) and (ii) the e-Fe₅Sn₃ intermetallic compound (minority fraction). For samples with x = 2.5, 5.0, and 7.5, the Rietveld analysis has only indicated the presence of a chemically disordered solid solution identified as e-(Fe/Mn)₃(Sn/Fe/Mn). Although compositions of the Fe₅₀Mn_25+xSn_25-x alloys are close to that of full-Heusler alloys, none of them has the expected L2₁ structure. The average crystallite sizes, estimated from the Williamson-Hall method, are in the range of 256-62 nm. The average sizes has gradually decreased as the x-content is increased.

Mössbauer results have shown localized-type magnetism from Fe non-equivalent sites, and itinerant-like magnetism on ¹¹⁹Sn-probes. Magnetic hysteresis loops, recorded at 300 K for a maximum field of 2200 Oe, have indicated that the remanent and coercive fields have systematically decreased as the x-parameter has increased. Coercive fields are in the range for soft magnets (1-20 Oe).