Отзыв официального оппонента 3 (Особенности магнитокалорического эффекта и магнитных свойств сплавов Fe-Rh в области фазового перехода антиферромагнетизм - ферромагнетизм)

отзыв официального оппонента Пятакова Александра Павловича на диссертационную работу Гимаева Радэля Радиковича «Особенности магнитокалорического эффекта и магнитных свойств сплавов Ее-ЙЬ в области фазового перехода антиферромагнетизм — ферромагнетизм», представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.11 — физика магнитных явлений. В последнее время значительно возрос интерес к многофункциональным материалам, в которых различные подсистемы кристалла связаны ме~кду собой перекрестными эффектами: маги итоупругим, магнитоэлектрическим, маги итокалорическим и т.

и, Диссертация 1"имаева Р.Р. посвящена изучению свойств уникального по своим свойствам семейства магнитокалорических материалов — сплавов на основе Ге-Иь В частности, в работе представлены результаты исследования магнитных свойств и и магнитокалорического эффекта (МКЭ) группы сплавов Геза4Из4к«: Рея,7Ичь4Рйгд и Ре4кзИцаяРд~ 9 в температурной области магнитного фазового перехода первого рода. Актуальность данных исследований несомненна, поскольку материалы с большими значения МКЭ перспективны для применения в магнитном охлаждении и биомедицинских приложениях, а наибольшие значения МКЭ достигаются именно в материалах с магнитными фазовыми переходами первого рода, например, в сплавах Ге-КЬ, Ой-й-ое, 1.а-ре-Я, Мп-ре-Р1Аз,ое). Тем не менее, практическое применение этих материалов может быть ограничено наличием некоторых особенностей, присущих фазовым переходам первого рода, таких как температурный и полевой гистерезис на зависимостях намагниченности и МКЭ, уменьшение эффективности при циклическом изменении магнитного поля, сосуществование двух фаз.

Целью диссертации Р.Р. Гимаева являлось экспериментальное и теоретическое изучение этих особенностей на примере сплавов Ге-КЬ в области магнитного фазового перехода первого рода анти ферромагнитное-ферромагнитное состояние (АФМ-ФМ). Проведение подобных исследований имеет практическую значимость как для разработки оптимальных режимов работы магнитных холодильных машин, так и для поиска новых материалов с гигантскими значениями МКЭ. Структура диссертации включает следующие части: введение, 4 главы, заключение и список литературы.

Работа изложена на 128 страницах, содержит 62 иллюстрации и 4 таблицы. Список литературы включает 207 наименований. Во введении излагаются цели н задачи работы. В первой главе традиционно содержится обзор литературы по теме диссертации. Соискателем изучен и представлен большой объем имеющихся на сегодняшний день литературных данных. В первой главе рассмотрены кристаллические и магнитные структуры, формируемые в планах ГеКЬ, показаны особенности магнитного фазового перехода первого рода АФМ-ФМ, МКЭ, магнитные, электронные и другие свойства в области этого перехода. Проанализировано влияние тепловой обработки на свойства сплавов, а также представлен обзор перспектив практического применения сплавов на основе Ге-КЬ.

Обсуждаются работы по исследованию свойств сплавов ГеКЬ, легированных палладием, платиной, никелем. Экспериментальные установки, схемы измерений и методы получения образцов описаны во второй главе диссертации. Описана методика измерения МКЭ, которая позволяет получить воспроизводимые экспериментальные данные для образцов с температурным гистерезисом при фазовых переходах. В третьей главе диссертационной работы представлены рентгеновские и нейтронографические спектры, приведено обсуждение результатов рентгеновских н нейтронографических исследований.

В работе приведены температурные зависимости намагниченности для каждого из исследованных сплавов. Отмечено наличие особенностей, характерных для материалов с магнитными фазовыми переходами первого рода антиферромагнетизм-ферромагнетизм, таких как, резкий рост намагниченности при переходе, существование петли температурного гистерезиса прн различных направлениях перехода. Анализируется изменение ширины гистерезиса, а также смещение температуры фазового перехода при изменении содержания палладия в сплаве ГеКЬ. Четвертая глава полностью посвящена исследованию магнитокалорического эффекта в сплавах ГеКЬ. Приведены температурные зависимости адиабатического изменения температуры (М ) при различных направлениях магнитного фазового перехода первого рода и анализируется влияние легирования сплавов палладием на их магнитокалорическне свойства.

Результаты измерения температурных зависимостей МКЭ находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными измерений намагниченности, представленными в третьей главе. В работе приводятся также зависимости ЛТ от магнитного поля (прн измерениях поле меняется от 0 до 1„8 Тл), полученные при двух направлениях фазового перехода антиферромагнетизм-ферромагнетизм, при различных скоростях изменения магнитного поля в диапазоне до 6 Тл/с.

В четвертой главе представлено обсуждение особенностей на зависимостях ЛТ от магнитного поля, а именно проявления необратимости перехода первого рода в виде различия в температурах образца до изменения магнитного поля и после. Для описания данных особенностей в диссертационной работе приводится теоретическая модель, основанная на расчетах из первых принципов, в которой сплав рассматривается в виде двух подрешеток, в которых имеются дефекты замещения: подрешетка атомов железа и подрешетка атомов родня.

Теоретические зависимости МКЭ находятся в хорошем согласии с экспериментальными результатами, полученными автором в ходе прямых измерений. В заключении представлены основные результаты и выводы диссертационной работы. К научной новизне диссертации можно отнести первое систематическое исследование особенности МКЭ в сплавах Ген, проявляющейся в невозвращении температуры к начальному значению после выполнения полного цикла магнитного поля. Достоверность результатов„полученных соискателем, следует из согласованности экспериментальных результатов и теоретической модели, использования набора взаимодополняющих экспериментальных методик и воспроизводимости результатов. Результаты работы были представлены в докладах на международных научных конференциях, представлены в статьях, опубликованных в рецензируемых научных журналах высокого уровня (АР1., 1п13. Й.е1г)я, и др.). Текст автореферата и диссертации отражает основное содержание и выводы работы.

Среди достоинств работы следует отметить большой объем проделанной работы, требующей кропотливого труда и тщательности при проведении измерений магнитокалорического эффекта. Используемый в работе протокол измерений позволил получить воспроизводимые экспериментальные данные для материалов с магнитными фазовыми переходами первого рода. Р,Р. Гимаевым проведено комплексное исследование, включающее использование нескольких экспериментальных методик. Автором получено и проанализировано большое число экспериментальных зависимостей магнитокалорического эффекта, что важно для подтверждения наличия особенностей, обсуждаемой в диссертационной работе.

Экспериментальные результаты, полученные в ходе различных измерений (нейтронографня, рентгенофазовый анализ, измерения намагниченности и МКЭ), проведенных Р.Р. Гнмаевым или при его непосредственном участии, хорошо согласуются друг с другом, что отражает высокую степень достоверности экспериментальных результатов. Прн общей высокой оценке диссертационной работы следует отметить ряд замечаний: 1. В обзоре литературы встречаются избыточные подробности, которые сложно привязать к непосредственным исследованиям автора (как, например, на стр 19 характеризуются магнитооптические исследования «больший пик при энергии фотона в 3,8 эВ и более малый пик при энергии 4,7 эВ»).

Это не является серьезным недостатком, но несколько затрудняет восприятие диссертации. Более наглядным представлением литературных данных, на наш взгляд, являются таблицы и графики. 2. Для полноты исследований было бы полезно показать, имеется ли деградация величины МКЭ в РеКЬ при многократных циклах изменения магнитного поля на образцах, исследуемых в диссертационной работе, подобная той, что представлена на Рис.

11 литературного обзора 1А11е~ А.М. ез а1. /! Арр1. РЬув. 1.ей. 2016. Уо1. 109, № 20. Р. 2024071. 3. В диссертации многократно используется термин «хладоемкость», который не является общеупотребимым в физике магнитных явлений. В тексте диссертации он впервые встречается на странице 38, где приводится его английский эквивалент (ге1г18егайоп сарас11у), но без строгого определения самой величины, о смысле которой остается догадываться по ее размерности. В тексте же автореферата (с.5, п.4) он используется и вовсе без пояснений. 4. Также на странице 104 используется словосочетание «стехиометрически упорядоченном» требующее отдельного пояснения.

5. Некоторые замечания к оформлению работы: на некоторых рисунках остались английские обозначения размерностей величин — вместо обозначения тесла «Тл» пишется «Т», которое ассоциируется с температурой. Например, на рис.62 размерность магнитного поля обозначается Т, а на аналогичном рис.58 — Тл. На с.54 использована англоязычная транскрипция немецкой фамилии На! ЬасЬ вЂ” «Хальбач». В нескольких предложениях текста диссертации (например, на стр. 60, 86) для разделения целой и дробной частей числа использована «точка» вместо принятой для работ, выполненных на русском языке «запятой».

Встречаются немногочисленные опечатки и ошибки в управлении: «достигнуть смещение» на с.7, «изменение... не связан» на с. 36. Профессор кафедры физики колебаний физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. доктор физико-математических наук, профессор РАН А.П. Пятаков » и Москва, Ленинские горы, д.1, строение 2, физический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, тел. +7 (495)939-41-38, е-тай: руагахок(а!рЬуз(сз.пззп.гп Декан физического факультета МГУ имени М.В.