Chế tạo và nghiên cứu một số tính chất vật lý của vật liệu từ nhiệt có cấu trúc lập phương loại NaZn13
Main Article Content
Abstract
Sự hình thành pha NaZn13 đã được khảo sát trong hệ hợp chất La(Fe1-xSix)13 (với x = 0,12; 0,14; 0,15; 0,18 và 0,21). Ở nhiệt độ phòng, hợp chất La(Fe1-xSix)13 kết tinh ở cấu trúc lập phương trong vùng 0,12 £ x £ 0,18 và tứ diện khi x ³ 0,21. Khi nồng độ Si thay đổi cấu trúc tinh thể và tính chất từ trong hợp chất thay đổi một cách đều đặn. Các thông số mạng giảm tuyến tính khi nồng độ Si tăng. Nhiệt độ chuyển pha TC tăng khi nồng độ Si tăng còn mômen từ bão hòa Ms giảm tuyến tính. Nguyên nhân có thể do tính sắt từ của hợp chất giảm làm thay đổi tương tác trao đổi giữa đất hiếm – kim loại chuyển tiếp 3d. Tính chất nhiệt điện đã được khảo sát trên hợp chất dư Lantan La1+d(Fe0,85Si0,15)13 (d = 0,06 và 0,09). Điện trở suất có dạng tuyến tính khi nhiệt độ tăng và sự tăng của độ dẫn nhiệt theo nhiệt độ. Công suất nhiệt đạt giá trị nhỏ nhất xung quanh 200 K (gần TC) và tăng ở vùng nhiệt độ phòng. Tính chất từ và từ nhiệt của hợp chất La1-yCeyFe11,44Si1,56 (0,0 £ y £ 0,3) khi thay thế một phần Ce cho La đã được khảo sát. Do bán kính của ion Ce3+ nhỏ hơn so với ion La3+ nên sự thay thế của Ce cho La sẽ làm cho hàng số mạng co lại tăng cường hiệu ứng từ thể tích và kéo theo sự giảm của nhiệt độ chuyển pha Curie TC. Giá trị lớn của sự thay đổi entropy từ DSm = 18,67 J/kg·K nhận được đối với y = 0,2 (tại DH = 4 T) là do đóng góp của chuyển pha bậc nhất IEM trong vật liệu này. So với mẫu chưa thay thế Ce cho La thành phần Ce thay thế 20% làm cho DSm tăng khoảng 65% ở từ trường biến thiên 1 T. Kết quả này hứa hẹn trong việc ứng dụng vật liệu này trong công nghiệp làm lạnh từ.
References
[2] Palstra T. T. M., Nieuwenhuys G. J., Mydosh J. A., and Buschow K. H. J., Mictomagnetic, ferromagnetic, and antiferromagnetic transitions in La(FexAl1−x13 intermetallic compounds, Phys. Rev. B 31 (1985) 4622.
[3] Fujita A., Akamatsu Y. and Fukamichi K., Itinerant electron metamagnetic transition in La(FexSi1−x)13 La(FexSi1−x)13 intermetallic compounds, J. Appl. Phys. 85 (1999) 4756.
[4] A. Fujita and K. Fukamichi, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 35. No. 5, 37968 (1999).
[5] X.X. Zhang, G.H. Wen, F.W. Wang, W.H. Wang, C.H. Yu and G.H. Wu, Magnetic entropy change in Fe-based compound LaFe10.6Si2.4, Appl. Phys. Lett. 77, 3072 (2000).
[6] J.J. Liu, Y. Zhang, J. Zhang, W.X. Xia, J. Du, A.R. Yan, Systematic study of the microstructure and magnetocaloric effect of bulk and melt-spun ribbons of La–Pr–Fe–Si compounds, J. Magn. Magn. Mater., 350 94 (2014).
[7] Q.Y. Dong, H.W. Zhang, J. Chen, J. Shen, J.R. Sun, B.G. Shen, Refrigerant capacity and utilization ratio in NaZn13-type La–Fe–Si compounds, J. Magn. Magn. Mater., 331, 183 (2013).
[8] Đỗ Thị Kim Anh, Nguyễn Huy Sinh, Một số kết quả nghiên cứu về vật liệu từ nhiệt có cấu trúc lập phương loại NaZn13, Tạp chí Khoa học và Công nghệ 52 (3B) (2014) 53-58.
[9] Vương Văn Hiệp, Đỗ Thị Kim Anh, Phạm Đức Huyền Yến và Nguyễn Huy Dân, Tính chất nhiệt điện và ảnh hưởng của áp suất lên điện trở suất trong hợp chất La1,09(Fe0,85Si0,15)13 dư La, Tuyển tập báo cáo tại Hội nghị Vật lý Chất rắn và Khoa học Vật liệu lần thứ IX, Thành phố Hồ Chí Minh, 8-10/11/2015, Quyển 1, tr.1-3.
[10] Vuong Van Hiep, Do Thi Kim Anh, Hoang Nam Nhat, Thermoelectric properties of La-excess La1+(Fe0.85Si0.15)13 alloys, To be Presented at 2nd International Symposium on Frontiers in Materials Science, Nov. 19-21, 2015, Waseda University, Tokyo, Japan and published in the Conference Proceedings.
[11] Do Thi Kim Anh, Vuong Van Hiep, Makio Kurisu, Dinh Van Chau, Hoang Nam Nhat, Effect of Cerium doping on crystal structure and magnetic properties of La1-yCeyFe11.44Si1.56 compounds, Mater. Trans., Vol. 56, No. 9 (2015) pp. 1335–1338.