Ferromagnetismo en aleaciones, compuestos intermetálicos y no metálicos

Glosaremos distintos tipos de aleaciones, con y sin elementos ferromagnéticos, compuestos intermetálicos de tierras raras y finalmente compuestos no metálicos que presentan todos ellos ferromagnetismo.

Existe un elevado número de aleaciones, que conteniendo en general uno o más elementos que son ferromagnéticos en forma pura, se comportan como ferromagnéticos típicos. Pero también existen aleaciones que sin contener Fe, Co o Ni o una tierra rara magnética son ferromagnéticos, como por ejemplo \(AsMn\), \(BiMn\).

Entre las aleaciones ferromagnéticas más comunes están el \(FeCo\), \(FeNi\), \(CoNi\), \(FeCr\), \(FeV\), etc..

Donde se muestra el momento magnético en función de la concentración de electrones 3d+4s

El orden cristalográfico puede ser decisivo: \(Ni_{3}Mn\) es ferromagnético cuando se encuentra ordenado, pero no lo es cuando los átomos de Ni y Mn ocupan posiciones aleatorias en la red cristalina.
La adición de Ni al Fe rebaja gradualmente la imanación \(\vec{M_{s}}\) de la aleación.
 Cuando se diluyen Fe, Co y Ni como impurezas en Pd, los momentos crecen con respecto al metal puro. un 1% de Fe en Pd, da un momento de \(9.7\mu _{B}/\acute{a}tomo \ de \ Fe\), en comparación de los \(2.2\mu _{B}/\acute{a}tomo \ de \ Fe \) en el Fe puro, y además el material resulta ferromagnético con \(T_{c}= 39K\), por ordenación de los momentos del Fe. Esto se debe a que se produce una polarización de los electrones de Pd (4d) en las inmediaciones o alrededor de la impureza de Fe.
Además disuelto el Fe como impureza en Zr o Nb, por ejemplo, no da momento magnético localizado, sí dándolo disuelto en Mo, Rh o Pd, todos ellos metales de transición 4d.

Momento localizado por átomo de Fe disuelto en muy baja concentración en distintas aleaciones de metales de transición

Mn y Cr son metales antiferromagnéticos en estado puro y también en muchas aleaciones. Sin embargo, pueden dar origen a aleaciones ferromagnéticas cuando se combinan con elementos no ferromagnéticos. Como ejemplo las aleaciones de Heusler, \(Cu_{2}MnAl \) y \(Cu_{2}MnSn \) son fuertemente ferromagnéticas; también son ferromagnéticas las \(PdMnSb\) y \(CrPt\).

Citemos a continuación las aleaciones de tierras raras, entre sí o con Fe, Co, Ni, Zn, Al, P, Sb, etc...que son ferromagnéticas. Un caso particularmente interesante es el de aproximadamente con 1% de Gd en La que es ferromagnético, pero también superconductor. Unos compuestos sumamente útiles por su aplicación como son los imanes permanentes de elevados campos coercitivos creados con \(RECo_{5} \), que son ferrimagnéticos , con \(\vec{m}_{Co} \) y \(\vec{m}_{TR} \) de sentido opuesto cuando TR es "pesada", es decir, por encima de Gd. Otras aleaciones estudiadas por NMR para ver la polarización magnética de los electrones s son las \(REAl_{2} \). Pr y Nd que no son ferromagnéticos en estado metálico, lo son aleados con Ge, Si, Ru y Al. En la actualidad se conoce un elevadísimo número de compuestos intermetálicos de tierras raras con casi todos los elementos, destacando las aleaciones con Ni, Fe, Co, Zn y Al, aunque se forman con multitud de elementos ( Au, Ag, Cu, etc)

Los elementos de los grupos del Fe y las tierras raras deben su magnetismo a las capas 3d o 4f incompletas. Pero últimamente se han descubierto aleaciones e intermetálicos con el grupo del Pd o de los actínidos, con capas 4d y 5f incompletas respectivamente, que resultan ferromagnéticas; por ejemplo \(ZrZn_{2} \) (\(0.13\mu _{B}/i\acute{o}n \ de \ Zr\)), \(UGe_{2} \), \(PuGe_{2} \), etc..

Por último, hablemos de los compuestos no metálicos (aislantes magnéticos).

Existen unos pocos compuestos aislantes que muestran orden magnético, normalmente a temperaturas bajas. Pueden citarse \(GeBr_{3} \), \(GdCl_{3} \), \(EuO \), calcogenuros de tierras raras. También nitruros, fosfuros, arseniuros, antimoniuros y seleniuros de tierras raras han revelado comportamiento ferromagnético en muchos de ellos. El interés de ellos estriba en los momentos localizados, con elevada aplicación de las teorías existentes del ferromagnetismo, denominadas de campo molecular medio.