Автореферат (1104132), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Целью диссертационной работы является экспериментальное итеоретическое изучение особенностей поведения МКЭ и магнитных свойств сплавов на основеFe-Rh в области магнитного фазового перехода первого рода АФМ – ФМ.1.2.3.4.5.1.2.Задачи исследования:Разработать алгоритм проведения экспериментальных измерений, позволяющий получатьвоспроизводимые экспериментальные данные о величине МКЭ при измерении в областимагнитного фазового перехода первого рода.
Разработать дополнительное необходимоедля экспериментальных исследований оборудование и программное обеспечение.Провести измерения температурных и полевых зависимостей намагниченности идинамического магнитокалорического эффекта поликристаллических сплавов на основеFe-Rh в диапазоне температур 80 – 350 К в квазистационарных магнитных полях до 1,8 Тлпри скоростях изменения магнитного поля до 5 Тл/с. Исследовать влияние скоростиизменения поля на величину и необратимость МКЭ.Провести нейтронографические исследования сплавов Fe-Rh в диапазоне температур 293– 350 К, определить типы магнитных структур, образуемых в сплаве.Исследовать характер влияния легирования сплава Fe-Rh палладием на точкурасположения температуры фазового перехода АФМ – ФМ и величину МКЭ, а такжедостигнуть смещение температуры фазового перехода АФМ – ФМ в сплавах на основе FeRh до значений в области комнатных температур при сохранении величины МКЭ ихладоемкости.
Определить закономерности изменения МКЭ при магнитном фазовомпереходе в сплавах Fe-Rh, легированных палладием.Провести теоретические исследования особенностей поведения МКЭ в сплавах Fe-Rh.Положения, выносимые на защиту:На защиту выносятся экспериментальные методики проведения воспроизводимых прямыхдинамических измерений МКЭ в материалах с фазовым переходом первого рода прискоростях изменения величины магнитного поля, близких к условиям эксплуатациирабочих тел в магнитных холодильных машинах.Результаты комплексных исследований МКЭ и намагниченности в сплавах Fe50,4Rh49,6,Fe49,7Rh47,4Pd2,9 и Fe48,3Rh46,8Pd4,9: экспериментальные и теоретические зависимостивеличины МКЭ от температуры и магнитного поля.
В исследуемой группе сплавов приувеличении содержания палладия имеет место смещение температуры фазового переходаАФМ – ФМ в область более низких температур, обусловленное увеличением вкристаллической структуре числа пар ближайших соседей атомов Fe-Fe. Вследствиеувеличения температурной области магнитного фазового перехода, легирование сплаваFe-Rh палладием не приводит к существенному изменению хладоемкости.53.Результаты нейтронографических исследований в температурной области магнитногофазового перехода АФМ – ФМ. Уточненное значение величины увеличения объемаэлементарной ячейки при фазовом переходе АФМ – ФМ в сплавах Fe-Rh – 0,7 %.4.При первом цикле намагничивания-размагничивания имеет место особенностьгистерезиса, которая заключается в том, что конечная температура образца невозвращается к начальному значению.
Данная особенность проявляет несимметричныйхарактер относительно направления магнитного фазового перехода и может бытьобъяснена наличием дополнительного взаимодействия между подсистемами атомовжелеза и родия, которое в каждый момент времени зависит от магнитного состояниясистемы Fe-Rh.Научная новизна работы.В ходе работы описана особенность, которая заключается в том, что конечнаятемпература не возвращается к начальному значению после выполнения полного цикламагнитного поля, показанная в исследованных сплавах Fe50,4Rh49,6, Fe49,7Rh47,4Pd2,9 иFe48,3Rh46,8Pd4,9.
Показано, что данная особенность имеет несимметричный характер:проявляется при фазовом переходе АФМ – ФМ, и не обнаруживается при обратном фазовомпереходе ФМ – АФМ.Теоретическая модель неупорядоченных локальных моментов [7,23] дополненапредположением о наличии эффекта слабого магнитного отклика в образце.Впервые проведены нейтронографические измерения и измерения МКЭ динамическимметодом для составов Fe50,4Rh49,6, Fe49,7Rh47,4Pd2,9 и Fe48,3Rh46,8Pd4,9.Разработан протокол измерений МКЭ и модернизировано программное обеспечение дляустановки по измерению МКЭ.
Добавлена возможность проведения измерений ∆T(H) вобразцах с фазовыми переходами первого рода, в которых проявляется гистерезис.Достоверность результатов. Результаты, представленные в диссертации, получены насовременном экспериментальном научном оборудовании, обеспечивающем высокую точность.Калибровка установки по измерению МКЭ проводилась с использованием высокочистогообразцаGd.Достоверностьполученныхрезультатовобеспечиваласьнаборомвзаимодополняющих экспериментальных методик и воспроизводимостью получаемыхрезультатов.
Результаты исследований опубликованы в реферируемых журналах иапробированы на специализированных международных конференциях.Практическая значимость работы. Исследования подобного рода интересны спрактической точки зрения в связи с перспективой применения сплавов на основе Fe-Rh вмедицине и технологии тепловой магнитной записи (HAMR), которая позволяет достичьплотности записи до 7,75 Тбит/см2 [24]. При такой плотности записи возможно создание 3,5дюймовых жестких дисков объемом до 50 Тб. Технология является перспективной и основанана локальном нагреве лазером пленки Fe-Rh на поверхности жесткого диска приперемагничивании битов пленки Fe-Pd.
В свою очередь, гигантский отрицательный МКЭ,который проявляется в сплавах Fe-Rh может привести к охлаждению бита приперемагничивании магнитным полем. Таким образом, его температура может быть ниже6необходимого значения, что может приводить к ошибкам записи информации и требует болеетщательного изучения МКЭ данных сплавовКроме того, исследования свойств сплавов Fe-Rh важны для перспективы ихиспользования в медицине, например, в методе контролируемого сброса лекарственныхпрепаратов.
Обнаруженные в ходе настоящей работы особенности могут влиять наэффективность охлаждения слоя Fe-Rh в данной технологии.Получение новых экспериментальных и теоретических данных, характеризующихфазовый переход в сплавах Fe-Rh, а также понимания причин гигантского МКЭ в данныхсплавах в перспективе может привести к разработке новых материалов, с высокимимагнитокалорическими свойствами, без содержания в своем составе дорогостоящего Rh. Такимобразом, эти новые материалы могут быть использованы в будущих магнитных холодильниках.Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы были представленыв виде устных и стендовых докладов на 8 российских и международных конференциях:Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальнымнаукам «Ломоносов-2010», Физический факультет, МГУ им. М. В.
Ломоносова, 2010;Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальнымнаукам «Ломоносов – 2011», Москва, Россия, 2011; Moscow International Symposium onMagnetism MISM, Moscow, Russia, Россия, 2011; 5th IIR/IIF International Conference on MagneticRefrigeration at Room Temperature THERMAG V, Grenoble, Франция, 17-19 сентября 2012;Moscow International Symposium on Magnetism (MISM-2014), Moscow, MSU, Faculty of Physics,Россия, 2014; 7th IIR/IIF International Conference on Magnetic Refrigeration at Room TemperatureTHERMAG VII, Turin, Италия, 11-14 сентября 2016, XXV International Materials ResearchCongress, Канкун, Мексика, 14-19 августа 2016, Moscow International Symposium on Magnetism(MISM-2017), Moscow, MSU, Faculty of Physics, Россия, 2017.Публикации.По теме диссертации опубликовано 6 работ в рецензируемыхмеждународных журналах, из них 4 индексируются в Web of Science и Scopus.
Такжеопубликованы тезисы докладов в сборниках конференций. Список приведен в концедиссертации.Личный вклад автора. Основные экспериментальные исследования выполнены личноавтором работы. Обсуждения результатов проведены автором при участии научногоруководителя. Лично автором разработан протокол измерений и модернизировано программноеобеспечение для измерения МКЭ. Теоретические расчеты проведены соавторами публикацийпри участии автора.Нейтронографические спектры получены и описаны в ОИЯИ, г.
Дубна под руководствомСергея Евгеньевича Кичанова. Участие автора заключается в подготовке образцов дляизмерений и участие в обсуждении результатов нейтронографических исследований.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав сосновными результатами и выводами, списка литературы из 207 наименований. Общий объемработы составляет 128 страниц, содержит 62 рисунка и 4 таблицы.7ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении приведено обоснование актуальности выбранной темы диссертации,сформулированы цели и задачи исследования, перечислены положения диссертационнойработы, выносимые на защиту.
В дополнение, приведены научная новизна, практическаязначимость работы, сведения о публикациях по теме диссертации, личном вкладе автора, атакже о структуре, объеме и содержании диссертации.В первой главе дан обзор литературы, посвященной изучению сплавов на основе Fe-Rh.В главе рассмотрена фазовая диаграмма двухкомпонентной системы Fe-Rh, описаны магнитныеи кристаллические структуры известных фаз, определена область на фазовой диаграмме,представляющая наибольший интерес для автора диссертации. Также, описан магнитныйфазовый переход АФМ – ФМ, наблюдаемый в эквиатомных сплавах Fe-Rh, представленыособенности магнитной и кристаллической структур сплавов в области температуры этогоперехода.Помимо этого, в первой главе описаны магнитные и магнитотепловые свойства сплавовFe-Rh, рассмотрены причины рекордных значений МКЭ, а также приведены обсужденияперспективы практического применения сплавов Fe-Rh в технологии магнитного охлаждения,медицине, электронике, технологии тепловой магнитной записи информации.В дополнение, в первой главе описан наиболее распространенный способ полученияобъемных сплавов Fe-Rh.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
