119Sn Mössbauer spectroscopy for assessing the local stress and defect state towards the tuning of Ni-Mn-Sn alloys

Abstract

The influence of defects and local stresses on the magnetic properties and martensitic transformation in Ni 50 Mn 35 Sn 15 is studied at macroscopic and atomic scale levels. We show that both the structural and magnetic properties of the alloy are very sensitive to slight microstructural distortions. Even though no atomic disorder is induced by milling, the antiphase boundaries linked to dislocations promote the antiferromagnetic coupling of Mn, resulting in a significant decrease in the saturation magnetization. On the other hand, the temperature range of the transformation is considerably affected by the mechanically induced local stresses, which in turn does not affect the equilibrium temperature between the austenitic and martensitic phases. Finally, we demonstrate that the recovery of the martensitic transformation is directly related to the intensity of the non-magnetic component revealed by 119 Sn M€ ossbauer spectroscopy. This result opens the possibility of quantifying the whole contribution of defects and the local stresses on the martensitic transformation in Ni-Mn-Sn alloys.Published by AIP Publishing. [http://dx.

Influence of Structural Defects on the Properties of Metamagnetic Shape Memory Alloys

“…In this context, the metallic particle production, their characterization and properties optimization are milestones to get valuable functional composites [29][30][31][32][33]. Mechanical milling is a simple method to produce micro and nanoparticles but unfortunately produces huge internal stress, defects and deformations that strongly modifies properties of the bulk alloy [34][35][36][37][38][39]. As an example, the high density of the anti-phase boundaries linked to dislocations produced during the milling process [40] or the local atomic disordering in boundary region [29] promotes antiferromagnetic coupling between Mn moments and consequently a reduction in the saturation magnetization of both martensitic and austenitic phases.…”

Анализ размерных эффектов при мартенситных переходах в эпитаксиальных пленках и микрочастицах сплава Ni-Mn-Sn

“…В микрочастицах порошка сплава Ni−Mn−Sn аналогичного по составу [3], полученных размолом сплава в шаровой мельнице и отожженных в течение 5 min при четырех температурах в интервале 573−873 K, рентгеновская дифракция и мессбауерская спектроскопия обнаруживают наличие локальных деформаций наноразмерного масштаба [4,5]. Приведенные в [4] данные по зависимости величины деформаций и их пространственного размера от температуры отжига позволяют найти между ними прямую зависимость (рис.…”

“…Ферромагнитные сплавы Ni−Mn−Ga с эффектом температурной и магнитной памяти формы с замещением Ga на атомы Sn [1][2][3][4][5], In [6] или Sb [7] привлекли в последнее десятилетие внимание исследователей как обладающие более широким спектром функциональных и технологических свойств по сравнению с известным сплавом Ni 2 MnGa. Указанные сплавы имеют более высокую чувствительность к изменению температуры и магнитного поля и более значительную величину механокалорического и магнетокалорического эффектов [1,8].…”

“…Так, резистометрическое исследование прямого и обратного мартенситных переходов в эпитаксиальных пленках сплава Ni 51. 6 [4,5]. Полученный порошок отжигался в течение 5 min при четырех температурах в интервале 573−873 K, и исследовался с помощью DS-калориметра, рентгеновской дифракции [4] и мессбаурерской спектроскопии [5] на предмет влияния отжига на параметры перехода микрочастиц порошка из аусте-нитного в мартенситное состояние.…”

“…6 [4,5]. Полученный порошок отжигался в течение 5 min при четырех температурах в интервале 573−873 K, и исследовался с помощью DS-калориметра, рентгеновской дифракции [4] и мессбаурерской спектроскопии [5] на предмет влияния отжига на параметры перехода микрочастиц порошка из аусте-нитного в мартенситное состояние. В результате было установлено, что температурная ширина перехода T и ширина дифракционных пиков (величина внутренних упругих деформаций ε в частицах порошка) уменьшаются с ростом температуры отжига.…”