В рамках феноменологической модели взаимодействующих параметров магнитного и структурного порядков проведен анализ магнитных и структурных переходов в магнитокалорических сплавах системы Mn1-xCrxNiGe. На основе рассчитанных изобарических температурных зависимостей параметров магнитного и структурного порядков предсказано и подтверждено экспериментально cкачок магнитной восприимчивости в области структурного перехода первого рода, обосновано изменение рода магнитного упорядочения при сближении магнитного и структурного переходов. Дано объяснение изменению рода фазового перехода при реверсивном изменении температуры и магнитного поля, которое наблюдается в ряде образцов исследуемой системы. Дан анализ эффективности использования индуцированных магнитным полем переходов для магнитокалорических приложений. DOI: 10.21883/FTT.2017.02.44046.202

В рамках модели взаимодействующих параметров магнитного и структурного порядков проведен анализ магнитокалорических свойств систем, обладающих разнесенными (совмещенными) по температуре магнитными (парамагнетизм (PM)−ферромагнетизм (FM)) и структурными (гексагональная−орторомбическая решетки) переходами. Показано, что в зависимости от характера сочетания низкосимметричной орторомбической (Pnma) и высокосимметричной гексагональной (P6 3/mmc) фаз с ферромагнитным порядком можно ожидать усиления или ослабления магнитокалорических характеристик системы при совмещении структурного (P6 3 /mmc−Pnma) и магнитного (PM−FM) переходов.

Within the framework of the model of interacting parameters of the magnetic and structural orders, taking into account the internal periodic magnetic field orthogonal to the exchange field, we analyzed the features of magnetostructural transitions in the Mn_{1-x}Co_{x}NiGe system. A qualitative description of changes in the nature of magnetic phase transitions from magnetostructural transitions of the 1st order paramagnetism-antiferromagnetism (x = 0.05-0.1) to isostructural transitions of the 2nd order paramagnetism-ferromagnetism (x = 0.15-0.8) with a change in the concentration of Co is presented. An explanation is given for the onset of irreversible magnetic-field-induced transitions at temperatures on the order of 5 K in strong magnetic fields, accompanied by a change in the saturation magnetization for samples x = 0.15-0.8. The low-temperature inverse magnetocaloric effect at liquid helium temperatures is predicted for these samples.

The Stockbargard – Bridgman method yielded single crystals Mn0.99Fe0.01As. The effect of an external magnetic field with an intensity of up to 10 T on phase transitions in the single crystal Mn0.99Fe0.01As is studied. It is established that the magnetostructural phase transition in Mn0.99Fe0.01As is accompanied by a change in the entropy ΔSm, which is due to the transformation of the crystal structure. At temperatures above the temperature of the magnetostructural transition Tu = 290 K, the existence of an unstable magnetic structure is obtained. The magnetocaloric characteristics of the material under study are determined by an indirect calculation method based on the Maxwell thermodynamic relations and the Clapeyron – Clausius equation.

Experimental studies of the magnetic and structural properties of solid solutions of the Mn1-xCoxNiGe system in a wide range of Co concentrations (0.05≤ x≤ 0.8), temperatures (5 K≤ x≤600 K) and magnetic fields (0.016 T≤ x≤ 13.5 T) have revealed a number of nontrivial magnetic and magnetocaloric features of this system. The latter include: 1) a change in the nature of magnetic phase transitions from magnetostructural transitions of the 1st order paramagnetism-antiferromagnetism (0.05≤ x≤ 0.15) to isostructural transitions of the 2nd order paramagnetism-ferromagnetism (0.15≤ x≤0.8) with a change in the concentration of Co ; 2) anomalous behavior of low-temperature regions of magnetization in weak magnetic fields; 3) a change in the saturation magnetization and the appearance of irreversible magnetic field-induced transitions at helium temperatures in strong magnetic fields.