Caracterización magnetoestructural y magnetocalórica de los compuestos intermetálicos ternarios RFeSi con R= Tb y Dy obtenidos por solidificación rápida

Abstract

"En el presente trabajo se reporta la síntesis de las aleaciones ternarias RFeSi con R = Tb y Dy, obtenidas en forma de cinta por solidificación rápida, así como su caracterización estructural, magnética y magnetocalórica. Las muestras en bulto, a partir de las cuales se hicieron las cintas, se fabricaron por fundición en horno de arco eléctrico, mientras que las cintas fueron producidas mediante la técnica de temple rotatorio. Los patrones de difracción de rayos X de las cintas recién solidificadas indican la presencia de una fase principal con estructura tetragonal de tipo CeFeSi (con grupo espacial 129, P4/nmm). Sin embargo, también se observó la formación de una fase secundaria identificada como óxidos de tipo R2O3 (R = Tb, Dy), que cristalizan en una fase cúbica (con grupo espacial 206, Ia3̅). Las cintas presentan una buena homogeneidad química, lo que fue confirmado, tanto por EDS como a través de mapeos elementales. Las micrografías SEM de las cintas muestran orientación parcial de los granos, que tienden a mostrar forma alargada, con su eje mayor perpendicular a sus caras. Por su parte, las curvas M(T) mostraron que estos compuestos presentan una transición magnética de segundo orden con temperatura de Curie TC de 124 y 88 K para R = Tb y Dy, respectivamente, y una magnetización de saturación inferior a la reportada para muestras en bulto. Por su parte, los ciclos de histéresis a 2 K y 5 T muestran campos coercitivos oHC de 1.67 y 0.85 T, para R = Tb y Dy, lo que evidencia su elevada anisotropía magnetocristalina. Sin embargo, la coercividad se reduce rápidamente con el aumento de la temperatura. Las cintas recién solidificadas muestran valores de ΔSM  max inferiores en un 54 % con respecto a los reportados para muestras en bulto: (a) para TbFeSi a 5 (2) T, ΔSM  max = 7.2 (3.4) J kg-1 K-1 ; (b) para DyFeSi a 5 (2) T ΔSM  max = 8.1 (3.8) J kg-1 K-1."

"In the present work the synthesis of ternary RFeSi (R = Tb, Dy) ribbons, as well as their structural, magneto-structural and magnetocaloric characterization are reported. From bulk alloys obtained by arc-melting, melt-spun ribbons were produced by melt-spinning technique. Room temperature X-Ray diffraction analyses of as-quenched ribbons show the tetragonal CeFeSi-type crystal structure (space group 129 P4/nmm), which crystallizes as major phase. A secondary phase, identified as R2O3 (R = Tb, Dy) with cubic crystal structure, space group 206 (Ia3 ̅). was also identified. Ribbons show a good chemical homogeneity, as confirmed by elemental mapping and EDS analyses. SEM micrographs show the formation of columnar in shape grains that tend to orient with their longer axis perpendicularly to both ribbon´s surfaces. Magnetic measurements confirm that these compounds undergo a second-order magnetic phase transition from the ferromagnetic (FM) to the paramagnetic (PM) state with a Curie temperature (TC) of 124 and 88 K for R = Tb and Dy, respectively. However, the value of saturation magnetization is well below the reported for bulk alloys. Hysteresis loops at 2 K and 5 T show a large coercive field oHC of 1.67 and 0.85 T, for R = Tb y Dy, which denotes their high magnetocrystalline anisotropy at low temperatures. However, coercivity considerably decreases with the increase in temperature. ΔSM max values for as-quenched ribbons are 54 % lower compared to the reported data for bulk alloys. (a) for TbFeSi at 5 (2) T, ΔSM max = 7.2 (3.4) Jkg-1K-1; (b) for DyFeSi at 5 (2) T ΔSM max = 8.1 (3.8) Jkg-1K-1."