ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №11

УДК: 544.344.015.4-17

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ОПИСАНИЯ

ОСОБЕННОСТЕЙ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В СПЛАВАХ ГЕЙСЛЕРА

СИСТЕМЫ NI-MN-IN, ЛЕГИРОВАННЫХ ВАНАДИЕМ

Д.Д. Кузнецов ¹, Е.В. Морозов ¹, В.В. Коледов ¹, А.Л. Коледов, С.С. Жданов ⁶,
В.М. Поварницын ⁶, А.В. Неженцев ¹, Е.И. Кузнецова ², Д.В. Данилов ³,
А.В. Головчан ⁴, О.В. Ковалев ⁴, Г.А. Шандрюк ⁵

¹ ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН, 125009, Москва, Россия

² Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН,

620108, Екатеринбург, Россия

³ МРЦ по направлению «Нанотехнологии», Научный парк,

Санкт-Петербургский Государственный Университет, 198504, Санкт-Петербург, Россия

⁴ Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина, 283048, Донецк, Россия

⁵ Институт нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева РАН,

119991, Москва, Россия

⁶ МГТУ им. Н.Э. Баумана, 105005, Москва, Россия

Статья поступила в редакцию 3 октября 2025 г.

Аннотация. В работе на основе результатов экспериментальных исследований зависимостей намагниченности от температуры сплавов Гейслера Ni_51–xMn_33,4In_15,6V_x (x = 0; 0,1; 0,3; 0,5; 1 ат.%) и Ni₄₆Mn₄₁In₁₃ в слабых и сильных магнитных полях, предложена феноменологическая модель, объясняющая особенности фазовых переходов, а именно: снижение под влиянием магнитного поля и степени легирования сплава температуры метамагнитоструктурного мартенситного фазового перехода 1-го рода. Приводятся и сравниваются результаты точных аналитических расчетов и численного моделирования.

Ключевые слова: сплавы Гейслера, мартенситное превращение, намагниченности фаз, метамагнитоструктурный фазовый переход, взаимодействие фазовых переходов.

Финансирование: 1) Работа выполнена в рамках госзадания ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН. 2) Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России для ИФМ УрО РАН. 3) Работа выполнена в рамках государственного задания Институт нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева РАН. 4) Работа выполнена в рамках государственного задания ДонФТИ им. А. А. Галкина. 5) Работа выполнена при поддержке СПбГУ, шифр проекта 125021702335-5.

Автор для переписки: Кузнецов Дмитрий Дмитриевич, Kuznetsov.dmitry89@gmail.com

Литература

1. Jiang S., Yang K. Review of high-throughput computational design of Heusler alloys // Journal of Alloys and Compounds. – 2021. – Т. 867. – С. 158854.

2. Liu J. et al. Reversible low-field magnetocaloric effect in Ni-Mn-In-based Heusler alloys // Physical Review Materials. – 2019. – Т. 3. – №. 8. – С. 084409.

3. Shavrov V. G. et al. Phase Transformations and the Magnetocaloric Effect in Heusler Alloys of the Family Ni51–x Mn33. 4In15. 6V x // Physics of Metals and Metallography. – 2024. – Т. 125. – №. 14. – С. 1927-1934.

4. Kojima T., Kameoka S., Tsai A. P. The emergence of Heusler alloy catalysts // Science and Technology of Advanced Materials. – 2019. – Т. 20. – №. 1. – С. 445-455.

5. Krenke T. et al. Ferromagnetism in the austenitic and martensitic states of Ni-Mn-In alloys // Physical Review B–Condensed Matter and Materials Physics. – 2006. – Т. 73. – №. 17. – С. 174413.

6. Yang S. et al. Martensite stabilization and thermal cycling stability of two-phase NiMnGa-based high-temperature shape memory alloys // Acta materialia. – 2012. – Т. 60. – №. 10. – С. 4255-4267.

7. Buchelnikov V. D. et al. Phase diagrams of Ni2MnX (X = In, Sn, Sb) Heusler alloys with inversion of exchange interaction // Materials Science Forum. – Trans Tech Publications Ltd, 2008. – Т. 583. – С. 131-146.

8. Liu J. et al. Reversible low-field magnetocaloric effect in Ni-Mn-In-based Heusler alloys // Physical Review Materials. – 2019. – Т. 3. – №. 8. – С. 084409.

9. Kuznetsov D. D. et al. Magnetocaloric effect, structure, spinodal decomposition and phase transformations Heusler alloy Ni-Mn-In // Nanomaterials. – 2023. – Т. 13. – №. 8. – С. 1385.

10. Kuznetsov D. et al. Influence of the Cooling Rate on Austenite Ordering and Martensite Transformation in a Non-Stoichiometric Alloy Based on Ni-Mn-In // Journal of Composites Science. – 2023. – Т. 7. – №. 12. – С. 514.

11. Kuznetsov D. et al. Structure and Magnetic Properties of Vanadium-Doped Heusler Ni-Mn-In Alloys // Nanomaterials. – 2025. – Т. 15. – №. 19. – С. 1466.

12. Ari-Gur P. et al. The use of diffraction techniques for understanding structure–property relationships in Heusler alloys // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2024. – Т. 596. – С. 171809.

13. Sokolovskiy V. V. et al. Achieving large magnetocaloric effects in Co-and Cr-substituted Heusler alloys: Predictions from first-principles and Monte Carlo studies // Physical Review B. – 2015. – Т. 91. – №. 22. – С. 220409.

14. Бучельников В. Д. и др. Фазовая диаграмма сплавов Гейслера с инверсией обменного взаимодействия // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2007. – Т. 85. – №. 11. – С. 689-693.

15. Бучельников В. Д. и др. Новые сплавы Гейслера с метамагнитоструктурным фазовым переходом // Известия Российской академии наук. Серия физическая. – 2008. – Т. 72. – №. 4. – С. 596-600.

16. Buchelnikov V. D. et al. Phase transitions in Heusler alloys with exchange inversion // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2008. – Т. 320. – №. 14. – С. e175-e178.

Для цитирования:

Кузнецов Д.Д., Морозов Е.В., Коледов В.В., Коледов А.Л., Жданов С.С., Поварницын В.М., Неженцев А.В., Кузнецова Е.И., Данилов Д.В., Головчан А.В., Ковалев О.В., Шандрюк Г.А. Термодинамическая модель для описания особенностей фазовых переходов в сплавах Гейслера системы Ni-Mn-In, легированных ванадием // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.11.24 (На англ.)