Диссертация (1104133), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Для сравнения приводится экспериментальная зависимость(синяя штриховая линия).Выше в п. 4.1 и 4.2 отмечено, что в ходе прямых измерений МКЭ в сплавахFe50,4Rh49,6,Fe49,7Rh47,4Pd2,9иFe48,3Rh46,8Pd4,9обнаруженоотсутствиеэффекта«невозвращения» температуры при переходе ФМ – АФМ при охлаждении из ФМ фазы109(Рис. 47, Рис. 54, Рис. 55). Экспериментальные данные подтверждаются результатамитеоретического рассмотрения в рамках описанной модели. На Рис. 62(г-е) представленытеоретические зависимости ∆T(H) для сплава Fe50,4Rh49,6 при нескольких значенияхтемпературы в области перехода ФМ – АФМ.
На каждой из кривых наблюдаетсявозвращение температуры к начальному значению.Рис. 62. Теоретические зависимости ∆T(H) за время одного полного цикла магнитногополя, определенные для сплава Fe50,4Rh49,6 при нескольких значениях температур вобласти магнитного фазового перехода ФМ – АФМ при охлаждении (г-е). На графикахтакже показаны экспериментальные результаты (а-в).В данном случае динамическое эффективное поле Heff = Cmf(ti-1) в начальный моментвремени t0 имеет ненулевое значение, в отличие от перехода АФМ – ФМ. Это связано стем, что в начальный момент времени t0 система находится в ФМ состоянии, такимобразом, параметр ФМ порядка mf(t0) не равен нулю.
Это приводит к тому, что натеоретических зависимостях кривая ∆T(H) возвращается к начальному значению послеодного полного цикла магнитного поля, повторяя поведение экспериментальныхзависимостей.110Теоретическая модель также согласуется со смещением температуры перехода всплаве Fe-Rh при добавлении палладия. В работе [69] показано, что увеличениесодержания таких атомов Fe, ближайшим соседом которых является другой атом Fe, всплавах Fe-Rh приводит к смещению температуры перехода в направлении низкихтемператур. Увеличение таких пар атомов Fe-Fe может происходить в случае, если сплавнезначительно пересыщен железом или при отклонении кристаллической структуры отидеального ОЦК порядка, когда часть атомов Fe занимают места расположения атомовRh, замещая их.
Теоретические расчеты, приведенные в [69], показывают, что добавлениеPd усиливает этот процесс. При легировании сплава Fe-Rh, атомы Pd замещают частьатомов Fe и Rh примерно в равном соотношении. Это приводит к увеличениювероятности того, что атом железа займет положение атома родия. Выше было показано,что увеличение пар ближайших соседей Fe-Fe приводит укреплению ФМ порядка всплаве, что означает смещение температуры перехода в сторону низких температур.Таким образом, явление «невозвращения» температуры Fe-Rh к начальномузначению после полного цикла изменения магнитного поля проявляется вследствиесуществования взаимодействия между двумя подрешетками: атомов Fe и атомов Rh.Данное взаимодействие на три порядка слабее обменного ФМ взаимодействия и еговеличина в каждый момент времени зависит от магнитного состояния системы, а именноот параметра ФМ порядка.
В подсистемах атомов Fe и Rh также присутствуют замещения:около 2% атомов в подрешетке Fe замещены атомами Rh, и наоборот.В заключение, проведено теоретическое рассмотрение МКЭ в сплавах Fe-Rh врамках модели, представленной в [23,69]. Для описания результатов экспериментальныхизмерений данная модель была модифицирована – добавлена слабая связь междуподсистемами Fe и Rh.Прямые измерения МКЭ и теоретическая модель демонстрируют общие свойстваМКЭ в области магнитного перехода первого рода в сплавах Fe50,4Rh49,6, Fe49,7Rh47,4Pd2,9 иFe48,3Rh46,8Pd4,9.Вкаждомсплавеобнаруженнесимметричныйхарактермагнитокалорических свойств при нагревании и охлаждении, который проявляется вналичии/отсутствии эффекта «невозвращения» температуры образца к начальномузначениюприодномполномциклеизменениямагнитногополявпроцессенагревания/охлаждения.
Добавление в сплав Pd не приводит к исчезновению этогоэффекта.111Основные результаты и выводы1.Проведены детальные экспериментальные исследования намагниченности идинамического МКЭ сплавов Fe50,4Rh49,6, Fe49,7Rh47,4Pd2,9 и Fe48,3Rh46,8Pd4,9 вобласти магнитного фазового перехода первого рода АФМ – ФМ в диапазонетемператур 250 – 350 К в квазистационарных магнитных полях до 1,8 Тл прискоростяхизменениямагнитногополядо5Тл/c.Проведенынейтронографические исследования сплава Fe50,4Rh49,6 в области температур 293– 350 К.2.Разработана методика воспроизводимых измеренийМКЭ при фазовыхпереходах первого рода АФМ–ФМ, основанная на анализе около 300экспериментальных зависимостей ∆T(H) для исследуемых сплавов приразличных скоростях изменения магнитного поля в различных температурныхинтервалах.
Экспериментальная установка для измерения МКЭ доработана длявыполнения воспроизводимых измерений по разработанному методу.3.Показано, что увеличение содержания палладия приводит к смещениютемпературы фазового перехода АФМ – ФМ в область более низких температур.Обнаружено, что добавление палладия не приводит к существенному изменениювеличины хладоемкости, что имеет важное практическое значение.4.Экспериментально установлено, что величина МКЭ в исследованных сплавахпроявляетнесимметричноеповедениепринагреваниииохлаждении.Несимметрия МКЭ выражается в различном характере гистерезиса полевыхзависимостей ∆T(H): конечная температура при полном цикле изменениямагнитного поля не возвращается к начальному значению при переходе АФМ –ФМ, и возвращается при обратном переходе ФМ – АФМ.
Теоретическипродемонстрировано, что данный эффект может быть объяснен наличиемдополнительного взаимодействия между подсистемами атомов железа и родия.5.Обнаружено, что переход АФМ-ФМ в сплаве сопровождается резкимуменьшением магнитного момента атома железа с 3,6 µB до 3 µB. Установленоналичие увеличения объема элементарной ячейки на 0,7 %.112Список публикацийСтатьи1. Influence of structural defects on the magnetocaloric effect in the vicinity of the firstorder magnetic transition in Fe50.4Rh49.6 / V.
I. Zverev, A.M. Saletsky, R.R. Gimaev,A.M. Tishin, T. Miyanaga, J. B. Staunton // Appl. Phys. Lett. – 2016. – Vol. 108, № 19– P. 192405.2. Experimental methods of the magnetocaloric effect studies / Spichkin Y. I., Gimaev R.R. // Int. J. Refrig. – 2014 – Vol. 37 – P.
230–236.3. Peculiarities of the magnetocaloric effect in the vicinity of the ferromagnetic –antiferromagnetic transition in an iron-rhodium alloy /Gimaev R.R., Zverev V.I.,Saletsky A.M., Tishin A.M., Miyanaga T., Staunton J.B. // Proc. of the 7th Int. C.
onMagn. Refrig. at Room Temp. (IIF/IIR) – 2016 – P. 279–286.4. The role of demagnetization factor in determining the ‘true’ value of the Curietemperature / V.I. Zverev, R.R. Gimaev, A.M. Tishin, Ya. Mudryk, K.A. Gschneidner,Jr., V.K. Pecharsky // J. Magn. Magn. Mater. – 2011 – Vol. 323 – P. 2453-24575. Rotating-sample magnetometer for measuring crystal field parameters / R.
R. Gimaev,Y. I. Spichkin, M. L. Plyashkevich, A. M. Tishin // Solid State Phenom. – 2012 – Vol.190 – P. 175–178.6. Explanation of relatively high values of the magnetic entropy change in single crystallineterbium / Zverev V. I., Gimaev R. R. // Physica B: Condensed Matter. – 2016 – Vol. 502– P. 187–189.Тезисы конференций1. Spichkin Y. I., Gimaev R. R. Experimental methods of the magnetocaloric effect studies// Proceedings of the 5th International Conference on Magnetic Refrigeration at RoomTemperature. International Institute of Refrigeration (IIF/IIR), 2013.
P. 279–286.2. R.R. Gimaev, V.I. Zverev, A.M. Tishin, T. Miyanaga, Magnetocaloric effect in FeRhPdalloys in the first order magnetic phase transition temperature region // MoscowInternational Symposium on Magnetism (MISM), 1 July – 5 July 2017, Moscow. Bookof Abstracts. Faculty of Physics M.V.
Lomonosov MSU Moscow, 2017. P. 846.3. Gimaev R. R., Spichkin Y. I., Tishin A. M. Experimental setup for magnetocaloricmaterials studies in strong and weak magnetic fields in dynamic mode // Moscow113International Symposium on Magnetism (MISM), 29 June – 3 July 2014, Moscow.
Bookof Abstracts. Faculty of Physics M.V. Lomonosov MSU Moscow, 2014. P. 595–595.4. Gimaev R.R., Kopeliovich D.B., Spichkin Y.I., Tishin A.M., Measurement of themagnetic and magnetothermal properties of heavy rare earths // Moscow InternationalSymposium on Magnetism (MISM), 1 July – 5 July 2017, Moscow. Book of Abstracts.Faculty of Physics M.V. Lomonosov MSU Moscow, 2017.
P. 48.5. V. I. Zverev, R. R. Gimaev, A. M. Tishin et al. Independence of magnetic part of heatcapacity in the vicinity of Tc // Moscow International Symposium on Magnetism(MISM-2011). Lomonosov Moscow State University, Faculty of Physics PublisherМосква, 2011. P. 659–659.6. Р.Р. Гимаев. Методика определения параметров кристаллического поля спомощью вращательного магнитометра // Материалы XVII Международнойконференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», 2010, с.
1917. Р.Р.Гимаев.Автоматизацияэкспериментапоизмерениюпараметровкристаллического поля при помощи вращательного магнитометра // МатериалыXVIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых«Ломоносов», 2011, c. 1648. В.И. Зверев, Р.Р. Гимаев. Исследование магнитотепловых свойств монокристаллатербия и уточнение его фазовой диаграммы // Материалы XVIII Международнойконференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», 2011, c. 169.9. D. B. Kopeliovich, A. Y.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
