Published

2021-01-01

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

DOI:

https://doi.org/10.15446/mo.n62.87185

Keywords:

espectroscopia Mössbauer del 57Fe, espectroscopia Mössbauer del 119Sn, soluciones sólidas desordenadas, campos hiperfinos magnéticos transferidos, aleaciones de Heusler (es)
57Fe Mössbauer spectroscopy, 119Sn Mössbauer spectroscopy, disordered solid solutions, transferred magnetic hyperfine fields, Heusler alloys (en)

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Authors

  • Wilber Pachín Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima.
  • Víctor A. Peña Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima. https://orcid.org/0000-0003-4658-9968
  • Misael León Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima.
  • Chachi Rojas Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima.
  • José J. Medina Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima.
  • Carlos V. Landauro Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima.
  • Justiniano Quispe Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima.
  • Jorge Agüero Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima.
  • Edson C. Passamani Departamento de Física, Universidade Federal do Espirito Santo, Vitória, ES.
  • Elisa Baggio-Saitovitch Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, Rio de Janeiro.

Aleaciones cristalinas desordenadas Fe50Mn25+xSn25-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 Fe50Mn25+xSn25-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 Fe50Mn25+xSn25-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 Fe50Mn25+xSn25-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).

References

T. Krenke, M. Acet, E.F. Wassermann, X. Moya, L. Mañosa, and A. Planes, Phys. Rev. B 72, 014412 (2005).

T. Krenke, E. Duman, M. Acet, E.F. Wassermann, X. Moya, L. Mañosa, and A. Planes, Nature Mater., 4, 450 (2005).

K. Koyama, T. Kanomata, R. Kainuma, K. Oikawa, K. Ishida, and K. Watanabe, Physica B, 383, 24 (2006).

P.J. Brown, A.P. Gandy, K. Ishida, R. Kainuma, T. Kanomata, K-U. Neumann, K. Oikawa, B. Ouladdiaf, and K.R.A. Ziebeck, J. Phys.: Condens. Matter, 18, 2249 (2006).

R. Kainuma, Y. Imano, W. Ito, H. Morito, Y. Sutou, K. Oikawa, A. Fujita, K. Ishida, S. Okamoto, O. Kitakami, and T. Kanomata, Appl. Phys. Lett., 88, 192513 (2006).

S. Aksoy, T. Krenke, M. Acet, E.F. Wassermann, X. Moya, L. Mañosa, and A. Planes, Appl. Phys. Lett., 91, 251915 (2007).

T. Krenke, E. Duman, M. Acet, X. Moya, L. Mañosa, and A. Planes, J. Appl. Phys., 102, 033903 (2007).

I. Galanakis, E. Şaşıoğlu, and K. Özdoğan, Phys. Rev. B 77, 214417 (2008).

R. Kainuma, K. Oikawa, W. Ito, Y. Sutou, T. Kanomata, and K. Ishida, J. Mater. Chem., 18, 1837 (2008).

E. Şaşıoğlu, L. M. Sandratskii, and P. Bruno, Phys. Rev. B 77, 064417 (2008).

A. L. Alves, E.C. Passamani1, V.P. Nascimento, A.Y. Takeuchi and C. Larica, J. Phys. D: Appl. Phys., 43, 345001 (2010).

E.C. Passamani, F. Xavier, E. Favre-Nicolin, C.Larica, A.Y. Takeuchi, I.L. Castro, and J. R. Proveti, J. Appl. Phys., 105, 033919 (2009).

S. Chatterjee, V.R. Singh, A.K. Deb, S. Giri, S.K. De, I. Dasgupta, S. Majumdar, J. Magn. Magn. Mater. 322, 102–107 (2010).

C.M. Hurd, S.P. McAlister, J. Magn. Magn. Mater. 61, 114 (1986).

E. Uhl, J. Solid State Chem. 43, 354 (1982).

S. Fujii, S. Ishida, S. Asano, J. Phys. Soc. Jpn 64, 185 (1995).

V.K. Jain, N. Lakshmi, V. Jain, A.K.Sijo, K. Venugopalan, AIP Conf. Proc. 1665, 130032 (2015).

V.K. Jain, N. Lakshmi, and R. Jain AIP Conf. Proc. 1953, 110007 (2018).

V.K. Jain, N. Lakshmi, R. Jain, and A.R. Chandra, J Supercond. Nov Magn., 32, 739 (2019).

E.C. Passamani, F. Xavier F, E. Favre-Nicolin E, C. Larica, A.Y. Takeuchi, I.L. Castro and J. R. Proveti J. Appl. Phys. 105, 033919 (2009).

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Pachín, W., Peña, V. A., León, M., Rojas, C., Medina, J. J., Landauro, C. V., Quispe, J., Agüero, J., Passamani, E. C. and Baggio-Saitovitch, E. (2021). Propiedades estructuralesy magnéticas de aleaciones cristalinas desordenadas Fe50Mn25+xSn25-x con x: -1.25, 0.0, 2.5, 5.0, 7.5. MOMENTO, (62), 43–62. https://doi.org/10.15446/mo.n62.87185

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[1]
Pachín, W., Peña, V.A., León, M., Rojas, C., Medina, J.J., Landauro, C.V., Quispe, J., Agüero, J., Passamani, E.C. and Baggio-Saitovitch, E. 2021. Propiedades estructuralesy magnéticas de aleaciones cristalinas desordenadas Fe50Mn25+xSn25-x con x: -1.25, 0.0, 2.5, 5.0, 7.5. MOMENTO. 62 (Jan. 2021), 43–62. DOI:https://doi.org/10.15446/mo.n62.87185.

ACS

(1)
Pachín, W.; Peña, V. A.; León, M.; Rojas, C.; Medina, J. J.; Landauro, C. V.; Quispe, J.; Agüero, J.; Passamani, E. C.; Baggio-Saitovitch, E. Propiedades estructuralesy magnéticas de aleaciones cristalinas desordenadas Fe50Mn25+xSn25-x con x: -1.25, 0.0, 2.5, 5.0, 7.5. Momento 2021, 43-62.

ABNT

PACHÍN, W.; PEÑA, V. A.; LEÓN, M.; ROJAS, C.; MEDINA, J. J.; LANDAURO, C. V.; QUISPE, J.; AGÜERO, J.; PASSAMANI, E. C.; BAGGIO-SAITOVITCH, E. Propiedades estructuralesy magnéticas de aleaciones cristalinas desordenadas Fe50Mn25+xSn25-x con x: -1.25, 0.0, 2.5, 5.0, 7.5. MOMENTO, [S. l.], n. 62, p. 43–62, 2021. DOI: 10.15446/mo.n62.87185. Disponível em: https://revistas.unal.edu.co/index.php/momento/article/view/87185. Acesso em: 4 oct. 2024.

Chicago

Pachín, Wilber, Víctor A. Peña, Misael León, Chachi Rojas, José J. Medina, Carlos V. Landauro, Justiniano Quispe, Jorge Agüero, Edson C. Passamani, and Elisa Baggio-Saitovitch. 2021. “Propiedades estructuralesy magnéticas de aleaciones cristalinas desordenadas Fe50Mn25+xSn25-x con x: -1.25, 0.0, 2.5, 5.0, 7.5”. MOMENTO, no. 62 (January):43-62. https://doi.org/10.15446/mo.n62.87185.

Harvard

Pachín, W., Peña, V. A., León, M., Rojas, C., Medina, J. J., Landauro, C. V., Quispe, J., Agüero, J., Passamani, E. C. and Baggio-Saitovitch, E. (2021) “Propiedades estructuralesy magnéticas de aleaciones cristalinas desordenadas Fe50Mn25+xSn25-x con x: -1.25, 0.0, 2.5, 5.0, 7.5”, MOMENTO, (62), pp. 43–62. doi: 10.15446/mo.n62.87185.

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[1]
W. Pachín, “Propiedades estructuralesy magnéticas de aleaciones cristalinas desordenadas Fe50Mn25+xSn25-x con x: -1.25, 0.0, 2.5, 5.0, 7.5”, Momento, no. 62, pp. 43–62, Jan. 2021.

MLA

Pachín, W., V. A. Peña, M. León, C. Rojas, J. J. Medina, C. V. Landauro, J. Quispe, J. Agüero, E. C. Passamani, and E. Baggio-Saitovitch. “Propiedades estructuralesy magnéticas de aleaciones cristalinas desordenadas Fe50Mn25+xSn25-x con x: -1.25, 0.0, 2.5, 5.0, 7.5”. MOMENTO, no. 62, Jan. 2021, pp. 43-62, doi:10.15446/mo.n62.87185.

Turabian

Pachín, Wilber, Víctor A. Peña, Misael León, Chachi Rojas, José J. Medina, Carlos V. Landauro, Justiniano Quispe, Jorge Agüero, Edson C. Passamani, and Elisa Baggio-Saitovitch. “Propiedades estructuralesy magnéticas de aleaciones cristalinas desordenadas Fe50Mn25+xSn25-x con x: -1.25, 0.0, 2.5, 5.0, 7.5”. MOMENTO, no. 62 (January 1, 2021): 43–62. Accessed October 4, 2024. https://revistas.unal.edu.co/index.php/momento/article/view/87185.

Vancouver

1.
Pachín W, Peña VA, León M, Rojas C, Medina JJ, Landauro CV, Quispe J, Agüero J, Passamani EC, Baggio-Saitovitch E. Propiedades estructuralesy magnéticas de aleaciones cristalinas desordenadas Fe50Mn25+xSn25-x con x: -1.25, 0.0, 2.5, 5.0, 7.5. Momento [Internet]. 2021 Jan. 1 [cited 2024 Oct. 4];(62):43-62. Available from: https://revistas.unal.edu.co/index.php/momento/article/view/87185

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CrossRef citations3

1. Carlos Bruno Barreto Luna, Adriano Lima da Silva, Danilo Diniz Siqueira, Edson Antonio dos Santos Filho, Edcleide Maria Araújo, Emanuel Pereira do Nascimento, Ana Cristina Figueiredo de Melo Costa. (2022). Preparation of flexible and magnetic PA6/SEBS‐MA nanocomposites reinforced with Ni‐Zn ferrite. Polymer Composites, 43(1), p.68. https://doi.org/10.1002/pc.26357.

2. Naveen Kumar Ravisankar, Senthur Pandi Rajasabai. (2024). Analysis of structural and thermomagnetic properties in hexagonal Fe50Mn35Sn15 alloy. Applied Physics A, 130(10) https://doi.org/10.1007/s00339-024-07915-8.

3. Carlos Bruno Barreto Luna, Eduardo da Silva Barbosa Ferreira, Adriano Lima da Silva, Edcleide Maria Araújo, Ana Cristina Figueiredo de Melo Costa, Renate Maria Ramos Wellen. (2022). Tuning the performance of PA6/EPDM‐MA nanocomposites reinforced with Ni0.5Zn0.5Fe2O4. Effect of the mixing protocol on mechanical, thermal, thermomechanical, magnetic, and morphological behavior. Polymer Composites, 43(7), p.4447. https://doi.org/10.1002/pc.26704.

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