Giant magnetocaloric effect in the quaternary Fe–Rh–Pd–Ir alloy: Experimental and first-principles study

Journal of Alloys and Compounds. 2026. No. 1080. Article 190307.

Gimaev R., Karpenkov A., Shelkovyi F., Chirkova A., Schröder C., Zhezlyaev G., Devyaterikov D., Вагов А. В., Dmitry Vasilyev, Kolchugina N., Politova G., Nikitin A., Savin V., Kolesnikova V., Maldonado A., Cabeza G., Baranov N., Zverev V.

Магнитотермические свойства четвертичного сплава Fe49Rh46.1Pd3.1Ir1.8 исследованы с помощью комбинации расчетов из первых принципов, структурной характеристики, магнитометрии, калориметрии и прямых измерений адиабатического изменения температуры. Получен исключительный магнитокалорический отклик: ΔTad достигает −11,9 К в поле 1,85 Т в прерывистом режиме и −8,6 К в непрерывном (циклическом) режиме, причем оба значения превышают значения, зарегистрированные на сегодняшний день для сплавов на основе FeRh в сопоставимых условиях. Увеличение обусловлено сочетанием структурных и электронных свойств: практически однофазным составом B2, индуцированными магнитными моментами на Pd и Ir, предсказанными расчетами из первых принципов, и узким магнитоструктурным переходом (∼6 К). Кроме того, представленный состав демонстрирует исключительно малый термический гистерезис ~6 К, что является одним из самых малых значений, зарегистрированных для семейства FeRh, и сохраняет большой магнитокалорический отклик при циклической работе. Высокая температура перехода ~411 К дополнительно отличает данный состав от обычных магнитокалорических систем, работающих при температурах, близких к комнатной. Представлены температурные зависимости параметра решетки, намагниченности, теплоемкости и магнитокалорического отклика, которые сравниваются с литературными данными для бинарных и тройных сплавов на основе FeRh.

Ключевые слова: phase transition, magnetocaloric effect, First-principles calculations, Adiabatic Temperature Change, Fe-Rh alloys, First-order