Nghiên cứu chế tạo các hợp kim chứa đất hiếm ( pr, nd, dy…) có hiệu ứng từ nhiệt lớn ở vùng nhiệt độ phòng

BỘ GIÁO DỤCVÀ ĐÀO TẠO UBND TỈNH THANH HÓA TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC LÊ VĂN TUẤN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC HỢP KIM CHỨA ĐẤT HIẾM (Pr, Nd, Dy…) CÓ HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT LỚN Ở VÙNG NHIỆT ĐỘ PHÒNG Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 60.44.01.04 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ THANH HÓA, NĂM 2016 Luận văn hồn thành : Phịng Thí nghiệm Trọng điểm Vật liệu Linh kiện Điện tử Phòng Vật lý Vật liệu Từ Siêu dẫn, Viện Hàn lâm Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Trường Đại học Hồng Đức Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HUY DÂN PGS.TS LÊ VIẾT BÁU Phản biện 1: PGS.TS Lục Huy Hoàng Phản biện 2: TS Lê Thị Giang Luận văn bảo vệ Hội đồng chấm luận văn Thạc sĩ khoa học Tại: Trường Đại học Hồng Đức Vào hồi: 09h30 ngày 30 tháng 10 năm 2016 Có thể tìm hiểu luận văn thư viện trường Đại Học Hồng Đức Phịng Thí nghiệm Trọng điểm Vật liệu Linh kiện Điện tử Phòng Vật lý Vật liệu Từ Siêu dẫn, Viện Hàn lâm Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam MỞ ĐẦU Năng lượng mơi trường nói hai vấn đề đáng quan tâm Chúng ta đối mặt với tình trạng cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên, nguồn lượng hóa thạch, thiếu hụt lượng Ngồi ra, tình trạng nhiễm mơi trường đáng báo động Ngay thiết bị gia đình như: tủ lạnh, máy điều hòa nhiệt độ, thiết bị làm lạnh… gây ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường tiêu tốn lượng lớn điện Các máy làm lạnh truyền thống hoạt động dựa nguyên lý làm lạnh kiểu chu trình Carnot với hiệu suất đạt khoảng 40% Ngoài chất làm lạnh ammoniac (NH3), chlorofluorocarbons (CFC) gây ô nhiễm môi trường, phá hủy tầng ozon Các máy làm lạnh hoạt động dựa hiệu ứng từ nhiệt khắc phục hạn chế Hiệu ứng từ nhiệt phát khoảng (1881) ứng dụng kĩ thuật làm lạnh vùng nhiệt độ thấp (cỡ K) Tuy nhiên, thời gian gần người ta nghiên cứu ứng dụng hiệu ứng vùng nhiệt độ phòng [3] Vấn đề phải nghiên cứu chế tạo loại vật liệu có biến đổi entropy từ lớn (vật liệu có hiệu ứng từ khổng lồ), xảy quanh vùng nhiệt độ phòng biến thiên từ trường đủ nhỏ Gần đây, hợp kim chứa đất Fe90-xDyxZr10 Pr2-xNdxFe17, quan tâm nghiên cứu Sở dĩ hợp kim quan tâm nghiên cứu chúng cho hiệu ứng từ nhiệt lớn vùng nhiệt độ phòng Hợp kim Pr2Fe17 cho hiệu ứng từ nhiệt lớn gần nhiệt độ phòng với ∆Sm = J.kg-1K-1 µ0H = T v TC = 283 K, giá thành vật liệu thấp hàm lượng sắt cao [15] Tuy nhiên, số vấn đề tìm cơng nghệ để chế tạo vật liệu đơn pha, giảm nồng độ đất hiếm, thêm vào nguyên tố khác để tạo vật liệu có cấu trúc, tính chất có khả ứng dụng thực tế hợp kim loại cần phải nghiên cứu nhiều Chính lý mà tơi chọn đề tài nghiên cứu với tiêu đề: “Nghiên cứu chế tạo hợp kim chứa đất (Pr, Nd, Dy…) có hiệu ứng từ nhiệt lớn vùng nhiệt độ phòng” Mục đích nghiên cứu Tìm hợp phần điều kiện công nghệ để chế tạo hợp kim chứa đất (Pr, Nd, Dy…) có hiệu ứng từ nhiệt lớn xảy gần nhiệt độ phòng nhằm phục vụ cho nghiên cứu ứng dụng vật liệu từ nhiệt sau Nội dung nghiên cứu Chế tạo băng hợp kim (Pr, Nd, Dy…) băng hợp kim nguội nhanh Nghiên cứu cấu trúc, tính chất từ hiệu ứng từ nhiệt mẫu chế tạo Nhiệm vụ nghiên cứu Tìm hợp phần, điều kiện công nghệ chế tạo hợp kim (Pr, Nd, Dy…) để có hiệu ứng từ nhiệt lớn có khả ứng dụng thiết bị làm lạnh từ trường Nghiên cứu mối liên hệ cấu trúc tính chất từ nhiệt hợp kim Phương pháp nghiên cứu Luận văn tiến hành phương pháp thực nghiệm: Tạo mẫu khối nấu hồ quang Tạo mẫu băng phương pháp phun băng nguội nhanh Khảo sát cấu trúc mẫu phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X 3 Khảo sát tính chất từ từ nhiệt mẫu hệ từ kế mẫu rung Nội dung luận văn Ngoài phần mở đầu , kế t luâ ̣n và tài liê ̣u tham khảo , luâ ̣n văn gồ m chương: Chương 1: Tổ ng quan Chương 2: Thực nghiê ̣m Chương 3: Kế t quả thảo luận Luận văn thực Phịng thí nghiệm Trọng điểm Vật liệu Linh kiện Điện tử Phòng Vật lý Vật liệu Từ Siêu dẫn, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Chương TỔNG QUAN VỀ HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT VÀ VẬT LIỆU TỪ NHIỆT 1.1 Hiệu ứng từ nhiệt 1.1.1 Cơ sở nhiệt động học hiệu ứng từ nhiệt Dựa vào tiêu chuẩn khác mà người ta phân loại hiệu ứng từ nhiệt thành dạng sau: hiệu ứng từ nhiệt âm dương hiệu ứng từ nhiệt thường khổng lồ (Giant Magneto Caloric Effect–GMCE) Hình 1.1 giới thiệu hiệu ứng từ nhiệt dương, hiệu ứng mà vật liệu từ nóng lên q trình từ hóa bị lạnh bị khử từ Nếu trình xảy ngược lại hiệu ứng từ nhiệt dương Cịn trường hợp vật liệu có biến thiên entropy từ cực đại lớn J.kg -1K-1 với biến thiên từ trường H = 50 kOe gọi GMCE 4 Hình 1.1 Mơ hình mơ tả hiệu ứng từ nhiệt Ngun nhân gây MCE giải thích sau: xét hệ spin thuận từ sắt từ, entropy hệ coi tổng ba đóng góp: S(T,H) = Sm(T,H) + SL(T,H) + Se(T,H) (1.1) đó: Sm entropy liên quan đến trật tự từ (entropy từ); SL entropy liên quan đến nhiệt độ hệ (entropy mạng) S e entropy liên quan đến trạng thái điện tử (entropy điện tử) Trường hợp vật liệu khơng chứa đất Se bỏ qua [4] Trên phương diện lý thuyết, phương trình nhiệt động học đưa để mô tả mối tương quan thông số từ thơng số nhiệt động khác có liên quan Hàm nhiệt động Gibb hệ kín vật liệu từ tích V, đặt từ trường H nhiệt độ T, áp suất p nội U có dạng: G(T,H,p) = U + pV -TS - MH ∆Sm(T) = S(T,H2) – S(T,H1) =  ( M (T , H ) )[ H ] T (1.2) H2 dH (1.7) H1 Phương trình (1.7) cho thấy biến thiên entropy từ phụ thuộc vào từ trường Độ biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt là:    M T , H   T Tad T , H         dH C T , H  T   [ H ] H1   H2 (1.10) Từ phương trình (1.7) (1.10) xác định biến thiên entropy từ biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt Từ đó, rút kết luận sau [7]: Với vật liệu sắt từ, Sm T  H   M    lớn  T [ H ] nhiệt độ chuyển pha TC có đỉnh TC Q trình đốt nóng (hoặc làm lạnh) đoạn nhiệt đo vùng nhiệt độ cao trật tự pha rắn xếp cách tự phát (khi  M     T [ H ] đạt đến độ lớn đáng kể) Khi từ trường ngồi khơng đổi, từ độ vật liệu thuận từ từ mềm giảm nhiệt độ tăng   M    0,     T  H     ∆Sm T H  mang dấu âm Tad T H  mang dấu dương Một cách gần đúng, xem biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt tỉ lệ nghịch với nhiệt dung tỉ lệ thuận với biến thiên entropy từ nhiệt độ hoạt động Đối với chất thuận từ, giá trị ∆Tad T H  đáng kể nhiệt độ xuống thấp gần độ không tuyệt đối 1.1.2 Phương pháp đánh giá hiệu ứng từ nhiệt vật liệu - Phương pháp trực tiếp Phương pháp đo thực cách đặt mẫu vào buồng cách nhiệt điều khiển nhiệt độ Điều chỉnh từ trường ngồi để từ hóa khử từ mẫu 6 - Phương pháp gián tiếp Phương pháp gián tiếp đươ ̣c dùng phổ biế n Theo cách ta xác định biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt Tad thông qua giá trị biến thiên entropy từ Sm số đại lượng khác liên quan Phương pháp cho đô ̣ chin ́ h xác không cao , la ̣i dễ tiế n hành nên đươ ̣c dùng rộng rãi luận văn dùng để đánh giá hiệu ứng từ nhiệt vật liệu 1.1.3 Tiêu chuẩn lựa chọn vật liệu từ nhiệt Tùy thuộc vào công nghệ chế tạo, chất hiệu ứng từ nhiệt lý thuyết phân tích tương ứng mà vật liệu từ sử dụng việc làm lạnh từ trường cần thỏa mãn số tiêu chí sau: - Sự biến thiên entropy từ Sm thay đổi nhiệt độ đoạn nhiệt Tad đạt giá trị lớn biến thiên từ trường nhỏ - Mật độ entropy từ lớn, nhân tố quan trọng góp phần vào hiệu suất hoạt động vật liệu - Entropy mạng nhỏ (nghĩa nhiệt độ Debye cao) - Nhiệt độ Curie nằm vùng lân cận nhiệt độ phòng để đảm bảo thay đổi entropy từ lớn thu mẫu nhiệt độ phịng chu trình - Độ từ trễ giảm gần khơng - Hiện tượng trễ nhiệt nhỏ - Nhiệt dung riêng nhỏ tính dẫn nhiệt lớn để đảm bảo trao đổi nhiệt xảy nhanh chóng thay đổi nhiệt độ đáng kể - Điện trở suất lớn 7 - Độ ổn định mặt hóa học cao việc tổng hợp mẫu đơn giản, giá thành thấp 1.2 Vật liệu từ nhiệt 1.2.1 Sự phát triển vật liệu từ nhiệt Lịch sử phát triển vật liệu từ nhiệt năm đầu kỷ 20 Từ Toshiba giới thiệu sản phẩm đến nay, chưa có máy lạnh thương phẩm đời Tuy nhiên, chủ đề vật liệu từ nhiệt nóng bỏng giới Nhiều công ty hứa hẹn sớm cho mắt thị trường sản phẩm làm lạnh từ trường Vật liệu từ nhiệt Nam châm vĩnh cửu Hình 1.5 Máy làm lạnh từ trường hãng Toshiba Năm 2007, Phan Yu trình bày nhóm vật liệu từ nhiệt mới, perovskite maganite R1-xMxMnO3 (R La, Nd Pr; M Ca, Sr Dy) Hợp chất không cho giá trị biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt cao chúng lại có giá thành rẻ dễ chế tạo Hiện nay, làm lạnh từ trường xem chủ đề phát triển Viện nghiên cứu làm lạnh quốc tế (IIR) Với nghiên cứu đầu tư “chất xám” kinh phí nay, hy vọng tương lai khơng xa có thiết bị làm lạnh từ trường ứng dụng rộng rãi, mang lại tiện ích cho sống người 1.2.2 Những vật liệu từ nhiệt tiêu biểu - Hợp kim liên kim loại (intermetallic) - Vật liệu perovskite manganite - Hợp kim nguội nhanh - Hợp kim Heusler 1.3 Hợp kim chứa đất Fe90-xDyxZr10 Pr2-xNdxFe17 Hợp kim nguyên tố đất Fe90-xDyxZr10 Pr2-xNdxFe17 cho hiệu ứng từ nhiệt lớn, có vùng nhiệt độ hoạt động gần vùng nhiệt độ phịng loại hợp kim khác Vì vậy, chúng nhiều nhà khoa học nước giới quan tâm nghiên cứu 1.3.1 Một số hợp kim chứa Pr Hình 1.10 Ảnh SEM TEM tương ứng hệ Pr2Fe17 BM-10 h (a, c); Nd2Fe17 BM-10 h (c, d) [9] 9 1.3.2.Một số hợp kim chứa Dy Năm 2007, Chen cộng [17] nghiên cứu hệ hợp kim R2Fe17 (R = Sm, Gd, Tb, Dy Er) Các nguyên tố với độ tinh khiết cao (99,99%) nấu hồ quang môi trường Ar Khoảng 5wt% đất thêm vào trình nấu Hợp kim bọc Tatan đặt ống thạch anh có chứa đầy khí Ar Mẫu ủ 1237 K 168 Bảng 1.2 Giá trị TC ∆Sm hợp kim R2Fe17 (H = 1,5 T, R = Sm, Gd, Tb, Dy Er)[17] Hợp kim Sm2Fe17 Gd2Fe17 Tb2Fe17 Dy2Fe17 Er2Fe17 -∆SM 1,72 0,89 1,32 1,59 1,68 TC (K) (J/kg.K) 400 472 415 364 294 Theo bảng 1.2 ta thấy nhiệt độ TC mẫu hợp kim R2Fe17 (R = Sm, Gd, Tb, Dy, Er) 400 K, 472 K, 415 K, 364 K 294 K Entropy từ mẫu tương đối lớn lớn với mẫu hợp kim chứa Sm Chương THỰC NGHIỆM 2.1 Chế tạo mẫu 2.1.1 Chế tạo mẫu khối Các hệ hợp kim Fe90-xDyxZr10 (x = 1, 2, 3, 4, 6) hợp kim Pr2xNdxFe17 (x = 0; 0,5; 1; 1,5 2) chế tạo từ nguyên tố với độ 99,9%, cân theo nồng độ phần trăm nguyên tử Sơ đồ khối hệ nấu mẫu hồ quang biểu diễn hình 2.1 10 Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ nấu hồ quang Cách tiến hành bước cụ thể sau: Bước 1: Làm lò Bước 2: Tạo mơi trường khí Ar lị Bước 3: Nấu hợp kim Bước 4: Lấy hợp kim bảo quản 2.1.2 Tạo băng nguội nhanh Sơ đồ khối cơng nghệ nguội nhanh mơ tả hình 2.4 Hình 2.4 Sơ đồ khố i củ a ̣ phun băng nguôi nhanh đơn trục 2.1.3 Xử lý nhiệt 11 Mẫu hợp kim Pr2-xNdxFe17 (x = 0; 0,5; 1; 1,5 2) sau phun băng nguội nhanh ủ nhiệt nhiều chế độ 900 oC 950 oC 0,25 giờ, 0,5 giờ, để xem xét ảnh hưởng trình ủ nhiệt lên cấu trúc tính chất từ nhiệt hợp kim 2.2 Phép đo phân tích cấu trúc Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý tượng nhiễu xạ tia X 2.3 Các phép đo từ Các phép đo từ độ phụ thuộc nhiệt độ phép đo đườ ng cong từ hó a đẳ ng nhiêt thực hệ đo từ kế mẫu rung (VSM) Phòng ̣ Vật lý vật liệu Từ Siêu dẫn thuộc Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý và ả nh chup̣ hệ từ kế mẫu rung (VSM) 12 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Hệ hợp kim Fe90-xDyxZr10 (x = 1, 2, 3, 4, 6) Các hợp kim khối Fe90-xDyxZr10 (x = 1, 2, 3, 4, 6) chế tạo từ kim loại (99,9%) Fe, Dy Zr phương pháp hồ quang môi trường khí Ar để tạo đồng cho hợp kim Mỗi mẫu nấu lần, lần nấu khoảng phút Khối lượng thành phần nguyên tố hợp kim tính tốn cho tạo mẫu có khối lượng 15 g Sau nấu khối lượng mẫu hao hụt không đáng kể Mẫu phun thành dạng băng với tốc độ quay trống 40 m/s, chiều dày mẫu băng thu cỡ 15 µm 3.1.1 Khảo sát cấu trúc tinh thể hợp kim Fe90-xDyxZr10 (x = 1, 2, 3, 4, 6) Hình 3.1 Giản đồ nhiễu xạ tia X hệ hợp kim Fe90-xDyxZr10 (x = 1, 2, 3, 4, 6) 13 Hình 3.1 biểu diễn phổ XRD băng hợp kim Fe90-xDyxZr10 với độ dày khoảng 15 µm Từ hình vẽ cho thấy đỉnh nhiễu xạ tương ứng với pha tinh thể gần vơ định hình x = 1, băng hợp kim kết tinh x ≥ Như nồng độ Dy tăng, khã tạo trạng thái vơ định hình hợp kim giảm, hay nói cách khác tỉ phần pha tinh thể tăng lên theo nồng độ Dy 3.1.2 Ảnh hưởng Dy lên tính chất từ hợp kim Fe90-xDyxZr10 Bảng 3.2 Ảnh hưởng pha tạp Dy lên độ từ hóa H=11 kOe (M11kOe), nhiệt độ Curie (TC), biến thiên entropy từ cực đại (| Sm |max), khả làm lạnh (RC), tham số mũ tới hạn ( ,  ,  ) băng hợp kim Fe90- xDyxZr10 X Ms (at.%) (emu/g) TC(K) Sm max ( J / kg.K ) RC   (J/kg)  27,5 273 0,93 88 0,543 1,018 2,875 37,5 286 0,84 63 0,559 1,033 2,848 70 305 Ta nhận thấy mẫu băng thể tính chất từ mềm từ độ chúng tăng lên tăng nồng độ Dy (Bảng 3.2) 3.1.3 Hiệu ứng từ nhiệt hệ mẫu băng Fe90-xDyxZr10 Hệ đường cong từ độ phụ thuộc nhiệt nhiệt từ trường khác mẫu băng Fe90-xDyxZr10 với x = trình bày (hình 3.3) Chúng nhận độ sắc nét chuyển pha từ 14 hai mẫu giảm từ trường ngồi tăng dần Đây đặc tính chất sắt từ trạng thái vơ định hình Hình 3.3 Các đường cong từ nhiệt từ trường khác băng hợp kim Fe90-xDyxZr10 Băng với x = (a) (b) 15 Hình 3.4 Sự phụ thuộc từ độ vào từ trường nhiệt độ khác hệ hợp kim băng Fe90-xDyxZr10 với x = (a) (b) Hình 3.5 Sự phụ thuộc biến thiên entropy từ, ∆Sm, vào nhiệt độ biến thiên từ trường ∆H = 12 kOe, băng Fe90-xDyxZr10 16 3.1.4 Các tham số tới hạn băng hợp kim Fe90-xDyxZr10 Để hiểu rõ trật từ chuyển pha loại hai, đồ thị (M2-H/M) dựng từ số liệu M(H) (Hình.3.6) Hình 3.6 Hệ đường cong M2-H/M nhiệt độ khác mẫu băng Fe90-xDyxZr10 với x = (a) (b) 17 Hình 3.7 Sự phụ thuộc từ độ tự phát Ms(T) nghịch đảo độ cảm từ ban đầu 01 (T ) vào nhiệt độ với đường làm khớp theo hệ thức Arrott-Noakes cho mẫu băng Fe90-xDyxZr10 với x = (a) (b) Bằng cách làm khớp số liệu Ms(T) 01 (T ) theo hệ thức (3.2) (3.3) cho Ms(T) 01 (T ) , suy tham số tới hạn  ,  TC (Hình 3.7) Các giá trị thu   sau sử dụng để tính tốn tham số  dựa phương trình (3.5) Tất tham số tới hạn thu được trình bày Bảng 3.2 So sánh với số mơ hình lý thuyết mơ hình trường trung bình (  = 0,5,  =  = 3,0) mơ 18 hình Heisenberg ba chiều (  = 0,365,  = 1,336  = 4,8) mơ hình Ising ba chiều (  = 0,325,  = 1,241  = 4,82), [33] thông số tới hạn thu phương pháp cho mẫu băng hợp kim nguội nhanh Fe90-xDyxZr10 gần với thơng số mơ hình trường trung bình, đặc trưng cho tương tác trật tự sắt từ xa 3.2 Chế ta ̣o và khảo sát tính chấ t từ của hệ hợp kim Pr2-xNdxFe17 (x = 0; 0,5; 1; 1,5; 2) Hợp kim Pr2-xNdxFe17 (x = 0; 0,5; 1; 1,5 2) nấu lị hồ quang mơi trường khí Ar Khối lượng thành phần tổng khối lượng mẫu trước sau nấu hồ quang trình bày bảng 3.3 Bảng 3.3 Khối lượng thành phần tổng khối lượng hợp kim Pr2-xNdxFe17 (x = 0; 0,5; 1,0; 1,5 2) trước sau nấu hồ quang X Pr 3,433 Nd 0,5 1,5 2,571 1,712 0,854 09 0,8775 1,752 2,625 3,495 Khối lượng Fe (gam) Trước 11,566 15 nấu 11,550 15 11,535 15 11,519 15 11,504 15 Sau 14,9993 nấu 14,9931 14,9996 14,9940 14,9959 Mẫu phun thành dạng băng với tốc độ quay trống 40 m/s, chiều dày băng cỡ 15 µm Các mẫu ủ nhiệt 900 oC 950 oC 0,25 giờ, 0,5 giờ, mơi trường khí Ar 19 3.2.1.Khảo sát tính chất từ hợp kim Pr2-xNdxFe17 Các đường từ trễ mẫu Pr2-xNdxFe17 biểu diễn hình 3.9 Kết cho thấy mẫu thể tính từ mềm với giá trị lực kháng từ Hc nhỏ 160 Oe 120 x=2 x=0 x=1 x = 0,5 0.3 Ms (emu/g) M (emu/g) 60 -60 -0.3 -0.2 -120 -8 -4 H (kOe) H (kOe) 0.2 Hình 3.8 Các đường cong từ trễ hệ hợp kim Pr2-xNdxFe17 (x = 0; 0,5; 2) nhiệt độ phịng Hình 3.8 cho thấy từ độ bão hòa mẫu cao, 50 emu/g Khi ta giảm nồng độ Pr (hay tăng nồng độ Nd) từ độ bão hòa mẫu giảm, cụ thể với x = 0; 0,5; giá trị từ độ bão hòa 105,5, 101,5 54,2 emu/g Từ độ bão hịa x = 0,5 thay đổi khơng đáng kể giảm mạnh x = Hình 3.9 đường cong từ nhiệt M(T) hợp kim băng Pr 2xNdxFe17 (x = 0,5; 1; 1,5 2) chưa ủ nhiệt đo từ trường 100 Oe Ta thấy, chưa ủ nhiệt mẫu có cấu trúc tinh thể đa pha Do mẫu 20 không đơn pha nên tiến hành xử lý nhiệt 14 Pr2-xNdxFe17 Chua u M (emu/g) 10.5 3.5 x = 1.5 x=2 x = 0.5 x=1 100 150 200 250 300 350 400 450 T (K) Hình 3.9 Các đường cong từ độ phụ thuộc nhiệt độ hệ hợp kim Pr2-xNdxFe17 (x = 0,5; 1; 1,5 2) chưa ủ nhiệt đo từ trường 100 Oe 8 6 M(emu/g) 10 M(emu/g) 10 Pr2Fe17 o T=900 C ta = 30' ta = 120' ta = 60' 100 150 200 250 300 350 400 T(K) (a) Pr2Fe17 T=950oC ta = 60' ta = 30' 70 140 210 280 T(K) 350 420 (b) Hình 3.10 Các đường cong từ nhiệt đo từ trường 100 Oe hệ hợp kim Pr2-xNdxFe17 (x = 0) ủ nhiệt 900 oC (a) 950 oC (b) 21 6 5 M(emu/g) M(emu/g) Pr1,5Nd0,5Fe17 Pr1,5Nd0.5Fe17 o T=950 C o T=900 C 100 150 200 ta = 30' ta = 60' ta = 60' ta = 30' 250 T(K) 300 350 100 150 200 250 300 350 400 450 T(K) 400 (a) (b) Hình 3.11 Các đường cong từ nhiệt đo từ trường 100 Oe hệ hợp kim Pr1,5Nd0,5Fe17 (x = 0,5) ủ nhiệt ủ nhiệt 900o C (a) 950o C (b) 7 6 M (emu/g) M(emu/g) ta = 120' ta = 60' PrNdFe17 - T=900 C 80 160 240 T(K) (a) o PrNdFe17 - T = 950 C ta = 30' ta = 60' o 320 400 100 200 300 T(K) 400 500 (b) Hình 3.12 Các đường cong từ nhiệt đo từ trường 100 Oe hệ PrNdFe17 ủ nhiệt 900o C (a) 950o C (b) Từ hình 3.9 đến 3.12 cho thấy đường từ độ phụ thuộc nhiệt độ mẫu băng ủ nhiệt nhiệt độ khác Qua ta 22 thấy để tìm chế độ ủ nhiệt tối ưu (để vật liệu thể tính đơn pha từ) cần phải có nghiên cứu KẾT LUẬN - Đã chế tạo thành công mẫu băng hợp kim Fe90-xDyxZr10 (x = 1, 2, 3, 4, 6) Pr2-xNdxFe17 (x = 0; 0,5; 1,0; 1,5 2) phương pháp phun băng nguội nhanh Đối với hệ mẫu chứa Pr Nd , mẫu đươ ̣c ủ nhiệt với nhiều chế độ khác ta ̣i 900oC 950oC 0,25 h, 0,5 h, h h mơi trường khí Ar - Đã khảo sát cấu trúc và tính chất từ hợp kim Fe90-xDyxZr10 (x = 1, 2, 3, 4, 6) Kết cho thấy tỉ phần pha tinh thể tăng lên theo nồng độ Dy Các mẫu thể tính từ mềm với lực kháng từ nhỏ 150 Oe - Đã khảo sát tham số tới hạn băng hợp kim Fe 90-xDyxZr10 Kết cho thấy giá trị thu tham số tới hạn phù hợp với trường trung bình đặc trưng cho trật tự tương tác sắt từ xa - Đã khảo hiệu ứng từ nhiệt của ̣ hợp kim Fe90-xDyxZr10 Các mẫu với x = x = thể hiệu ứng từ nhiệt lớn vùng nhiệt độ phòng với biến thiên entropy từ cực đại |∆Sm|max > 0,8 J/kg.K khả làm lạnh RC > 60 J/kg - Đã khảo sát ảnh hưởng q trình ủ nhiệt lên cấu trúc tính chất từ hợp kim Pr2-xNdxFe17 Tỉ lệ pha tinh thể thay đổi với chế độ ủ nhiệt khác Hầu hết mẫu thể tính đa pha từ