1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика металлов и металловедение
  4. T. 124, № 11, 2023

Физика металлов и металловедение, 2023, T. 124, № 11, стр. 1093-1101

Магнитокалорический эффект в редкоземельных магнетиках

Н. Ю. Панкратов a, *, И. С. Терёшина a, С. А. Никитин a

a Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет
119992 Москва, Ленинские горы, д.1, с. 2, Россия

* E-mail: pankratov@phys.msu.ru

Поступила в редакцию 22.06.2023
После доработки 21.08.2023
Принята к публикации 23.08.2023

Аннотация

Проведено сравнительное исследование магнитокалорических характеристик редкоземельных магнетиков. Были изучены системы как содержащие водород Gd–H, (Gd,R)Ni–H (R – редкоземельный металл), RCo2–H со структурой фаз Лавеса, так и системы без водорода, такие как слоистые магнетики с общей формулой RTX (Т = Mn, Fe, Co; X = Si), а также соединения типа R2(Fe,Т)17 (Т = Al), которые имеют точку магнитной компенсации и демонстрируют знакопеременный магнитокалорический эффект (МКЭ). МКЭ измерен прямым методом и косвенным из анализа полевых зависимостей намагниченности. Установлены основные закономерности и выявлены специфические особенности формирования магнитокалорических свойств материалов в зависимости от их состава и структуры.

Ключевые слова: магнитокалорический эффект, редкоземельные металлы и сплавы, гидриды

Список литературы

  1. Андреенко А.С., Белов К.П., Никитин С.А., Тишин A.M. Магнитокалорический. эффект в редкоземельных магнетиках // УФН. 1989. Т. 158. № 4. С. 553.

  2. Белов К.П. Магнитотепловые явления в редкоземельных магнетиках. М.: Наука, 1990. 95 с.

  3. Никитин С.А. Магнитные свойства редкоземельных металлов и их сплавов. М.: Изд-во МГУ, 1989. 247 с.

  4. Tishin A.M., Spichkin Y.I. The magnetocaloric effect and its applications. Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia. 2003. 480 p.

  5. Соколовский В.В., Мирошкина О.Н., Бучельников В.Д., Марченков В.В. Магнитокалорический эффект в металлах и сплавах // ФММ. 2022. Т. 123. № 4. С. 339–343.

  6. Соколовский В.В., Мирошкина О.Н., Бучельников В.Д. Обзор современных теоретических методов исследования магнитокалорических материалов // ФММ. 2022. Т. 123. № 4. С. 344–402.

  7. Инишев А.А., Герасимов Е.Г., Терентьев П.Б., Гавико В.С., Мушников Н.В. Магнитокалорический эффект в нестехиометрических соединениях ErM2Mnx (M = Ni, Co, Fe) // ФММ. 2022. Т. 123. № 9. С. 929–934.

  8. Burkhanov G.S., Kolchugina N.B., Tereshina E.A., Tereshina I.S., Politova G.A., Chzhan V.B., Badurski D., Chistyakov O.D., Paukov M., Drulis H., Havela L. Magnetocaloric properties of distilled gadolinium: Effects of structural inhomogeneity and hydrogen impurity. Appl. Phys. Lett. 2014. V. 104. P. 242402–242407.

  9. Chzhan V.B., Kurganskaya A.A., Tereshina I.S., Karpenkov A.Yu., Ovchenkova I.A., Tereshina-Chitrova E.A., Andreev A.V., Gorbunov D.I., Lushnikov S.A., Verbetsky V.N. Influence of interstitial and substitutional atoms on magnetocaloric effects in RNi compounds // Mater. Chem. Phys. 2021. V. 264. P. 124455.

  10. Терёшина И.С., Овченкова Ю.А., Политова Г.А., Панкратов Н.Ю. Материалы на основе RCo2 и RMnSi для твердотельного магнитного охлаждения // Изв. РАН. Сер. физическая. 2023. Т. 87. № 3. С. 347–352.

  11. Nikitin S.A., Ivanova T.I., Tskhadadze I.A. Magnetic Properties of GdMnxFe1 – xSi Intermetallic Compounds // Acta Physica Polonica A. 1997. V. 91. P. 463.

  12. Панкратов Н.Ю., Каминская Т.П., Терешина И.С., Макуренкова А.А., Карпенков А.Ю., Пауков М.А., Никитин С.А. Магнитные свойства и морфология поверхности интерметаллического соединения Dy2Fe10Al7 и его гидрида // ФТТ. 2020. V. 62. P. 719–725.

  13. Gschneider Jr. K.A., Pecharsky V.K., Tsokol A.O. Recent developments in magnetocaloric materials // Rep. Progr. Phys. 2005. V. 68. P. 1479–1539.

  14. Вонсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука, 1971. 1032 с.

  15. Annaorazov M.P., Nikitin S.A., Tyurin A.L., Asatryan K.A., Dovletov A.Kh. Anomalously high entropy change in FeRh alloy // J. Appl. Phys. 1996. V. 79. P. 1689–1695.

  16. Smarzhevskaya A.I., Iwasieczko W., Verbetsky V.N., Nikitin S.A. New magnetocaloric material based on GdNiH3.2 hydride for application in cryogenic devices // Phys. Status Solidi (C). 2014. V. 11(5–6). P. 1102–1105.

  17. Gratz E., Markosyan A.S. Physical properties of RCo2 Laves phases // J. Phys. Condens. Matter. 2001. V. 13. P. R385.

  18. Nikitin S.A., Tskhadadze G.A., Ovchenkova I.A., Zhukova D.A., Ivanova T.I. The magnetic phase transitions and magnetocaloric effect in the Ho(Co1 – xAlx)2 and Tb(Co1 – xAlx)2 compounds // Solid State Phenomena. 2011. V. 168–169. P. 119–121.

  19. Ovchenkova I.A., Tskhadadze G.A., Zhukova D.A., Ivanova T.I., Nikitin S.A. Magnetocaloric effect in RCo2 compounds // Solid State Phenomena 2012. V. 190. P. 339–342.

  20. Zhuang Y., Chen X., Zhok K., Kaiwen Z., Kefeng L., Chunhua M. Phase structure and magnetocaloric effect of (Tb1 – xDyx)Co2 alloys // J. Rare Earths. 2008. V. 26. P. 749.

  21. Halder M., Yusuf S.M., Mukadam M.D., Shashikala K. Magnetocaloric effect and critical behavior near the paramagnetic to ferrimagnetic phase transition temperature in TbCo2–xFex // Phys. Rev. B. 2010. V. 81. P. 174 402.

  22. Мушников Н.В., Гавико В.С., Гото Т. Магнитные свойства гидридов RCo2Hx (R = Gd, Tb, Dy, Нo и Еr) // ФММ. 2005. V. 100. P. 24–34.

  23. Burzo E., Vlaic P., Kozlenko D.P., Kichanov S.E., Dang N.T., Lukin E.V., Savenko B.N. Magnetic properties of TbCo2 compound at high pressures // J. Alloys Comp. 2013. V. 551. P. 702–710.

  24. Brouha M., Buschow K.H.J. The pressure dependence of the Curie temperature of rare earth-cobalt compounds // J. Phys. F: Metal Phys. 1973. V. 3. P. 2218–2226.

  25. Nikitin S.A., Tskhadadze I.A., Morozkin A.V., Seropegin Yu.D. The influence of Ti on the itinerant magnetism of RTX compounds // J. Magn. Magn. Mater. 1999. V. 196–197. P. 632–633.

  26. Никитин С.А., Овченкова Ю.А., Блинова М.Е., Терёшина И.С. Магнитокалорический эффект в соединениях GdMn1 − xTxSi (T = Ti, Fe, Co) // Вестник Московского университета. Сер. 3: Физика, астрономия. 2022. Т. 4. С. 47–53.

  27. Tereshina I.S., Veselova S.V., Verbetsky V.N., Paukov M.A., Gorbunov D.I., Tereshina-Chitrova E.A. Influence of substitutions and hydrogenation on the structural and magnetic properties of (R'R'')2Fe17 (R', R'' = Sm, Er, Ho): Compositions with promising fundamental characteristics // J. Alloys Comp. 2022. V. 897. P. 163228.

  28. Givord D., Lemaire R. Magnetic transition and anomalous thermal expansion in R2Fe17 compounds // IEEE Trans. Mag. 1974. V. 10. P. 109–113.

  29. Панкратов Н.Ю., Терёшина И.С., Карпенков А.Ю., Никитин С.А. Знакопеременный магнитокалорический эффект в соединениях R2Fe10Al7 (R = Dy и Ho) // Кристаллография. 2023. Т. 68. № 3. С. 443–447.

  30. Buschow K.H.J. Intermetallic compounds of rare-earth and 3d transition metals // Rep. Prog. Phys. 1977. V. 40. P. 1179–1256.

  31. Chzhan V.B., Tereshina I.S., Karpenkov A.Yu., Tereshina-Chitrova E.A. // Acta Materialia. 2018. V. 154. P. 303.

  32. Oliveira N.A., von Ranke P.J. Theoretical aspects of the magnetocaloric effect // Phys. Rep. 2010. V. 489. P. 89–153.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика металлов и металловедение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал