The influence of simultaneous substitution within the rare earth (R) and Co sublattices on the structural, magnetic, and magnetocaloric properties of the Laves phase RCo2-type compounds is studied. Main attention is devoted to the studies of the magnetostructural phase transitions and the transition types with respect to the alloy composition. Multicomponent alloys Tbx(Dy0.5Ho0.5)1−xCo2 and Tbx(Dy0.5Ho0.5)1−xCo1.75Al0.25 were prepared with the use of high purity metals. Majority of the Tbx(Dy0.5Ho0.5)1−xCo2 alloys exhibit magnetic transitions of the first-order type and a large magnetocaloric effect. The substitution of Al for Co in Tbx(Dy0.5Ho0.5)1−xCo2 increases the Curie temperature (TC) but changes the transition type from first-to the second-order. The discussion of the physical mechanisms behind the observed phenomena is given on the basis of the first principles electronic-structure calculations taking into account both the atomic disorder and the magnetic disorder effects at finite temperatures. The advantage of Al-containing materials is that sufficiently high magnetocaloric effect values are preserved at T > TC.

1.
K. A.
Gschneidner
,
V. K.
Pecharsky
, and
A. O.
Tsokol
,
Rep. Prog. Phys.
68
,
1479
(
2005
).
2.
A. M.
Tishin
and
Y. I.
Spichkin
,
The Magnetocaloric Effect and its Applications
(
Institute of Physics
,
New York
,
2003
).
3.
J.
Herrero-Albillos
,
F.
Bartolome
,
L. M.
Garcia
,
F.
Casanova
,
A.
Labarta
, and
X.
Batlle
,
Phys. Rev. B
73
,
134410
(
2006
).
4.
N. K.
Singh
,
K. G.
Suresh
,
A. K.
Nigam
,
S. K.
Malik
,
A. A.
Coelho
, and
S.
Gama
,
J. Magn. Magn. Mater.
317
,
68
(
2007
).
5.
N. H.
Duc
and
T.
Goto
, in
Handbook on Physics and Chemistry of Rare Earths
, edited by
K. A.
Gschneidner
, Jr.
and
L.
Eyring
(
Elsevier
,
Amsterdam, The Netherlands
,
1999
), Vol. 26, p.
177
.
6.
N. A.
Oliveira
,
P. J.
von Ranke
,
M. V.
Tovar Costa
, and
A.
Troper
,
Phys. Rev. B
66
,
094402
(
2002
).
7.
T.
Goto
,
K.
Fukamishi
,
T.
Sakakibara
, and
H.
Komatusu
,
Solid State Commun.
72
,
945
(
1989
).
8.
T.
Goto
,
T.
Sakakibara
,
K.
Murata
,
H.
Komatusu
, and
K.
Fukamishi
,
J. Magn. Magn. Mater.
90/91
,
700
(
1990
).
9.
E.
Gratz
and
A. S.
Markosyan
,
J. Phys.: Condens. Matter
13
,
R385
(
2001
).
10.
N. H.
Duc
,
D. T.
Kim Anh
, and
P. E.
Brommer
,
Phys. B
319
,
1
(
2002
).
11.
M.
Balli
,
D.
Fruchart
, and
D.
Gignoux
,
J. Alloys Compd.
509
,
3907
(
2011
);
M.
Balli
,
D.
Fruchart
, and
D.
Gignoux
,
J. Magn. Magn. Mater.
314
,
16
(
2007
).
12.
X. B.
Liu
and
Z.
Altounian
,
J. Magn. Magn. Mater.
292
,
83
(
2005
).
13.
Y.
Zhuang
,
X.
Chen
,
K.
Zhou
,
K.
Li
, and
C.
Ma
,
J. Rare Earths
26
,
749
(
2008
).
14.
N. H.
Duc
,
P. E.
Brommer
, and
J. J. M.
Franse
,
Phys. B
191
,
239
(
1993
).
15.
A. M.
Gomes
,
M. S.
Reis
,
I. S.
Oliveira
,
A. P.
Guimaraes
, and
A. Y.
Takeuchi
,
J. Magn. Magn. Mater.
242–245
,
870
(
2002
).
16.
N. V.
Baranov
,
A. V.
Proshkin
,
C.
Czternasty
,
M.
Miesner
,
A.
Podlesnyak
, and
S. M.
Podgornykh
,
Phys. Rev. B
79
,
184420
(
2009
).
17.
I. S.
Tereshina
,
J.
Ćwik
,
E. A.
Tereshina
,
G.
Politova
,
G.
Burkhanov
,
V.
Chzhan
,
A. S.
Ilyushin
,
M.
Miller
,
A.
Zaleski
,
K.
Nenkov
, and
L.
Schultz
,
IEEE Trans. Magn.
50
,
2504604
(
2014
).
18.
J.
Cwik
,
J. Solid State Chem.
209
,
13
(
2014
).
19.
I. S.
Tereshina
,
G. A.
Politova
,
E. A.
Tereshina
,
G. S.
Burkhanov
,
O. D.
Chistyakov
, and
S. A.
Nikitin
,
J. Phys.: Conf. Ser.
266
,
012077
(
2011
).
20.
I.
Tereshina
,
G.
Politova
,
E.
Tereshina
,
J.
Cwik
,
S.
Nikitin
,
O.
Chistyakov
,
A.
Karpenkov
,
D.
Karpenkov
, and
T.
Palewski
,
J. Phys.: Conf. Ser.
303
,
012024
(
2011
).
21.
K. A.
Gschneidner
, Jr.
,
Y.
Mudryk
, and
V. K.
Pecharsky
,
Scr. Mater.
67
,
572
(
2012
).
22.
S. A.
Nikitin
,
Magnetic Properties of Rare-Earth Metals and Compounds
(
Publishing House MSU
,
Moscow
,
1989
) (in Russian).
23.
N. C.
Koon
,
C. M.
Williams
, and
B. N.
Das
,
J. Magn. Magn. Mater.
100
,
173
(
1991
).
24.
M. P.
Dariel
and
U.
Atzony
,
Int. J. Magn.
4
,
213
(
1973
).
25.
V. V.
Khovaylo
,
K. P.
Skokov
,
Yu. S.
Koshkid'ko
,
V. V.
Koledov
,
V. G.
Shavrov
,
V. D.
Buchelnikov
,
S. V.
Taskaev
,
H.
Miki
,
T.
Takagi
, and
A. N.
Vasiliev
,
Phys. Rev. B
78
,
060403(R)
(
2008
).
26.
M.
Halder
,
S. M.
Yusuf
,
M. D.
Mukadam
, and
K.
Shashikala
,
Phys. Rev. B
81
,
174402
(
2010
).
27.
H.
Liu
,
D.
Wang
,
S.
Tang
,
Q.
Cao
,
T.
Tang
,
B.
Gu
, and
Y.
Du
,
J. Alloys Compd.
346
,
314
(
2002
).
28.
J.
Prokleska
,
J.
Vejpravova
,
D.
Vasylyev
,
S.
Danis
, and
V.
Sechovsky
,
J. Magn. Magn. Mater.
290–291
,
676
(
2005
).
29.
T.
Tohei
and
H.
Wada
,
J. Magn. Magn. Mater.
280
,
101
(
2004
).
30.
H.
Wada
,
Y.
Tanabe
,
M.
Shiga
,
H.
Sugawara
, and
H.
Sato
,
J. Alloys Compd.
316
,
245
(
2001
).
31.
K. H. J.
Buschow
,
Philips Res. Rep.
26
,
49
(
1971
).
32.
G. A.
Politova
,
V. B.
Chzhan
,
I. S.
Tereshina
,
G. S.
Burkhanov
,
A. A.
Manakov
,
O. A.
Alekseeva
,
A. V.
Filimonov
, and
A. S.
Ilyushin
,
Phys. Solid State
57
,
2417
(
2015
).
33.
J. L.
Wang
,
C. C.
Tang
,
G. H.
Wu
,
Q. L.
Liu
,
N.
Tang
,
W. Q.
Wang
,
W. H.
Wang
,
F. M.
Yang
,
J. K.
Liang
,
F. R.
de Boer
, and
K. H. J.
Buschow
,
Solid State Commun.
121
,
615
(
2002
).
34.
J.
Cwik
,
J. Alloys Compd.
580
,
341
(
2013
).
35.
I.
Tereshina
,
G.
Politova
,
E.
Tereshina
,
S.
Nikitin
,
G.
Burkhanov
,
O.
Chistyakov
, and
A.
Karpenkov
,
J. Phys.: Conf. Ser.
200
,
092012
(
2010
).
36.
37.
K.
Morrison
,
A.
Dupas
,
Y.
Mudryk
,
V. K.
Pecharsky
,
K. A.
Gschneidner
,
A. D.
Caplin
, and
L. F.
Cohen
,
Phys. Rev. B
87
,
134421
(
2013
).
38.
G. A.
Politova
,
I. S.
Tereshina
,
G. S.
Burkhanov
,
O. D.
Chistyakov
,
V. B.
Chzhan
,
V. I.
Nizhankovskii
,
A.
Zaleski
,
T. P.
Kaminskaya
, and
V. V.
Popov
,
Phys. Solid State
53
,
2028
(
2011
).
39.
T. D.
Cuong
,
L.
Havela
,
V.
Sechovsky
,
A. V.
Andreev
,
Z.
Arnold
,
J.
Kamarad
, and
N. H.
Duc
,
J. Alloys Compd.
262
,
141
(
1997
).
40.
M. M.
Abd El-Aal
,
A. S.
Ilyushin
, and
V. I.
Chechernikov
,
J. Magn. Magn. Mater.
69
,
325
(
1987
).
41.
B.
Barbara
,
J. P.
Giraud
,
J.
Laforest
,
R.
Lemaire
,
E.
Siaud
, and
J.
Schweizer
,
Phys. B+C
86
,
155
(
1977
).
42.
V. K.
Pecharsky
and
K. A.
Gschneidner
,
J. Appl. Phys.
86
,
565
(
1999
).
43.
S. A.
Nikitin
,
K. P.
Skokov
,
Yu. S.
Koshkid'ko
,
Yu. G.
Pastushenkov
, and
T. I.
Ivanova
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
137205
(
2010
).
44.
K. P.
Skokov
,
Yu. G.
Pastushenkov
,
Yu. S.
Koshkid'ko
,
G.
Shütz
,
D.
Goll
,
T. I.
Ivanova
,
S. A.
Nikitin
,
E. M.
Semenova
, and
A. V.
Petrenko
,
J. Magn. Magn. Mater.
323
,
447
(
2011
).
45.
Y. S.
Koshkid'ko
,
K. P.
Skokov
,
Yu. G.
Pastushenkov
,
S. A.
Nikitin
, and
T. I.
Ivanova
,
Solid State Phenom.
168–169
,
134
(
2011
).
46.
S. Yu.
Dan'kov
,
A. M.
Tishin
,
V. K.
Pecharsky
, and
K. A.
Gschneidner
, Jr.
,
Phys. Rev. B
57
,
3478
(
1998
).
47.
J.
Inoue
and
M.
Shimizu
,
J. Phys. F: Met. Phys.
18
,
2487
(
1988
).
48.
S.
Khmelevsky
and
P.
Mohn
,
J. Phys.: Condens. Matter
12
,
9453
(
2000
).
49.
S.
Khmelevskyi
,
I.
Turek
, and
P.
Mohn
,
J. Phys.: Condens. Matter
13
,
8405
(
2001
).
50.
S.
Khmelevskyi
,
I.
Turek
, and
P.
Mohn
,
J. Phys.: Condens. Matter
14
,
13799
(
2002
).
51.
P.
Mohn
,
I.
Turek
, and
S.
Khmelevskyi
,
J. Magn. Magn. Mater.
272–276
,
312
(
2004
).
52.
J. P.
Perdew
and
Y.
Wang
,
Phys. Rev. B
45
,
13244
(
1992
).
53.
A. V.
Ruban
and
H. L.
Skriver
,
Comput. Mater. Sci.
15
,
119
(
1999
).
54.
M. S. S.
Brooks
,
L.
Nordstrom
, and
B.
Johansson
,
J. Phys.: Condens. Matter
3
,
2357
(
1991
).
55.
R.
Ahuja
,
S.
Auluck
,
B.
Johansson
, and
M. S. S.
Brooks
,
Phys. Rev. B
50
,
5147
(
1994
).
56.
S.
Khmelevskyi
,
Phys. Rev. B
86
,
104429
(
2012
).
57.
B. L.
Gyorffy
,
A. J.
Pindor
,
J.
Staunton
,
G. M.
Stocks
, and
H.
Winter
,
J. Phys. F: Met. Phys.
15
,
1337
(
1985
).
58.
S.
Khmelevskyi
,
I.
Turek
, and
P.
Mohn
,
Phys. Rev. B
70
,
132401
(
2004
).
59.
I.
Turek
,
J.
Rusz
, and
M.
Divis
,
J. Alloys Compd.
431
,
37
(
2007
).
You do not currently have access to this content.