Abstract Mn-Ni-Co-Ti alloys are newly reported all-d-metal Heusler alloys with magnetic field induced martensitic transformation and large volume discontinuity. Here we investigated the electronic structure and magnetic structural transition in Mn2Ni1.5Ti0.5 and Mn2Ni1.25Co0.25Ti0.5 theoretically. In these alloys, the same number of Mn atoms enter D (0.75, 0.75, 0.75) site when extra Ni/Co substitute for Ti. Mn (D) spin moment is parallel to that of Mn at B (0.25, 0.25, 0.25) site in cubic austenitic phase but becomes antiparallel in tetragonal martensitic phase. Then during the martensitic transition, the total magnetic moment decreases obviously. Compared with Mn2Ni1.5Ti0.5, the doping of Co in Mn2Ni1.25Co0.25Ti0.5 can enlarge the energy difference between the antiparallel and parallel configurations of Mn (B) and Mn (D) moments and thus stabilize the ferromagnetic coupling between them in austenite. DOS structure and charge density difference reveal this is related to the strong d-d hybridization between Co-Mn nearest neighbors. That is the origin of the “FM activation effect” of Co-doping in literature. The “volume-conserving assumption” may need improvement in all-d-metal Heusler alloys. The lowest total energy for Mn2Ni1.25Co0.25Ti0.5 martensitic was obtained when its cell volume is smaller than the equilibrium cell volume of the austenite. The predicted volume contraction is as large as 3.5% with a c/a ratio of 1.45. These results give reasonable explanations for existing experimental observations.

中文翻译：

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了解全 d 金属 Heusler 合金 Mn2Ni1.25Co0.25Ti0.5 中的磁结构转变

摘要 Mn-Ni-Co-Ti合金是新近报道的具有磁场诱导马氏体相变和大体积不连续性的全d-金属赫斯勒合金。在这里，我们从理论上研究了 Mn2Ni1.5Ti0.5 和 Mn2Ni1.25Co0.25Ti0.5 中的电子结构和磁结构转变。在这些合金中，当额外的 Ni/Co 替代 Ti 时，相同数量的 Mn 原子进入 D (0.75, 0.75, 0.75) 位点。Mn (D) 自旋矩在立方奥氏体相中与 B (0.25, 0.25, 0.25) 位点处的 Mn 平行，但在四方马氏体相中变得反平行。然后在马氏体转变过程中，总磁矩明显减小。与Mn2Ni1.5Ti0.5相比，Mn2Ni1.25Co0.25Ti0中掺杂了Co。图 5 可以扩大 Mn (B) 和 Mn (D) 矩的反平行和平行构型之间的能量差，从而稳定奥氏体中它们之间的铁磁耦合。DOS 结构和电荷密度差异表明这与 Co-Mn 最近邻之间的强 dd 杂化有关。这就是文献中Co-doping的“FM激活效应”的由来。“体积守恒假设”可能需要改进全 d 金属 Heusler 合金。当 Mn2Ni1.25Co0.25Ti0.5 马氏体的单元体积小于奥氏体的平衡单元体积时，获得最低的总能量。预测的体积收缩高达 3.5%，ac/a 比率为 1.45。这些结果为现有的实验观察提供了合理的解释。DOS 结构和电荷密度差异表明这与 Co-Mn 最近邻之间的强 dd 杂化有关。这就是文献中Co-doping的“FM激活效应”的由来。“体积守恒假设”可能需要改进全 d 金属 Heusler 合金。当 Mn2Ni1.25Co0.25Ti0.5 马氏体的单元体积小于奥氏体的平衡单元体积时，获得最低的总能量。预测的体积收缩高达 3.5%，ac/a 比率为 1.45。这些结果为现有的实验观察提供了合理的解释。DOS 结构和电荷密度差异表明这与 Co-Mn 最近邻之间的强 dd 杂化有关。这就是文献中Co-doping的“FM激活效应”的由来。“体积守恒假设”可能需要改进全 d 金属 Heusler 合金。当 Mn2Ni1.25Co0.25Ti0.5 马氏体的单元体积小于奥氏体的平衡单元体积时，获得最低的总能量。预测的体积收缩高达 3.5%，ac/a 比率为 1.45。这些结果为现有的实验观察提供了合理的解释。“体积守恒假设”可能需要改进全 d 金属 Heusler 合金。当 Mn2Ni1.25Co0.25Ti0.5 马氏体的单元体积小于奥氏体的平衡单元体积时，获得最低的总能量。预测的体积收缩高达 3.5%，ac/a 比为 1.45。这些结果为现有的实验观察提供了合理的解释。“体积守恒假设”可能需要改进全 d 金属 Heusler 合金。当 Mn2Ni1.25Co0.25Ti0.5 马氏体的单元体积小于奥氏体的平衡单元体积时，获得最低的总能量。预测的体积收缩高达 3.5%，ac/a 比率为 1.45。这些结果为现有的实验观察提供了合理的解释。