3.3. Tính chất từ và hiệu ứng từ nhiệt của băng hợp kim NÌ 5 0 .xCoxMn5 0 -yAly
3.3.1. Tính chất từ của băng hợp kim Ni5 0 -xCoxMn5 0 -yAly
Sự phụ thuộc của từ độ vào từ trường ngoài tại nhiệt độ phòng của một số mẫu trước và sau khi ủ được thể hiện trên các hình 3.4 và 3.5. Qua đó ta thấy các mẫu đều thể hiện tính từ mềm với lực kháng từ nhỏ (dưới 60 Oe). Điều này đã làm cho hợp kim NÌ50-xCoxMn50-yAly có hiện tượng trễ từ nhỏ, giúp cho chúng đáp ứng được một trong những tiêu chí rất quan trọng của vật liệu từ nhiệt khi ứng dụng trong công nghệ làm lạnh bằng từ trường.
-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 H (kOe)
Hình 3,4. Các đường cong từ trễ ở nhiệt độ phòng của các mẫu c ỏ x - 10; y = 17, 18 và 19 khỉ chưa ủ nhiệt.
- 1 0 - 5 0 5 1 0
H (kOe)
Hình 3.5. Cảc đường cong từ trễ ở nhiệt độ phồng của mẫu c ỏ x = 5 ,y = 19 trước và sau khi ủ ở 900° c trong 2 h và 4 h.
M (emu/g)
Ngoài ra, từ các đường từ trễ trên cho thấy từ độ của họp kim Ni50-xCoxMn50.yAly tăng lên rất mạnh khi tăng nồng độ Co. Thời gian ủ nhiệt cũng có ảnh hưởng tới từ độ của mẫu. Hình 3.4 là các đường từ trễ của mẫu có X = 10 khi chưa ủ, ta thấy khi nồng độ AI tăng từ 17 đến 19% thì từ độ bão hòa Ms giảm từ cỡ 95 emu/g (y = 17) đến cỡ 60 emu/g (y = 19). Các đường từ trễ của mẫu có nồng độ Co nhỏ (x
= 5, y = 19) trước và sau khi ủ được thể hiện trên hình 3.5. Kết quả cho thấy khi ủ mẫu ở 900°c trong 2 h thì dáng điệu đường từ trễ và từ độ có thay đổi ít so với trước khi ủ. Nhưng khi thời gian ủ kéo dài đến 4 h thì từ độ bị suy giảm rất nhanh từ cỡ 14 emu/g (mẫu chưa ủ) giảm đến cỡ 5,5 emu/g (mẫu ủ ở 900°c trong 4 h).
T (K) T (K)
a) b)
6
5 T
ị
4 1 1
'ra 1 3 1
- X II Oi •< II co ô
0 r 1
, 1 :> 2
Ị 1
t 1 1
0 V ... ...
1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0
; T(K)
Hình 3.6. Các đường cong từ nhiệt trong từ trường 100 Oe của mẫu băng Ni50-xCoxMn50-yAỉy v ớ i X = 5, y = 17 ( à ) ; X = 5, y = 18 ( b ) v à X = 5, y = 19.
14
1 2 1 0
3 8
EO) 6 4
2 0
■ X = 10, y = 17 ¿
ĩ l
10 0
80 i 4
ỉ ,
4 I O ) 60
ỉ I
t ;
♦ I
/ *
~ ~ — V ____:
¿ 4 0ễ
20 0
240 300 360 420 480
—I--- 1—
x= 1 0, y = 18 \
T(K) a)
240 300 360 420 480 T(K)
b)
O)
I(D
T(K) c)
H ình 3.7. Các đường cong từ nhiệt trong từ trường 100 Oe của mẫu băng NỈ50-xCoxMn50-yAly với X = 10, y = 17 (a); X = 10, y = 18 (b) và X = 10, y = 19 (c).
Để tìm hiểu ảnh hưởng của nồng độ Co và AI lên sự chuyển pha từ, chúng tôi đã tiến hành đo các đường từ nhiệt của các mẫu trong từ trường 100 Oe. Kết quả được trình bày trên hình 3.6 và 3.7.
Nhìn chung ta thấy hợp kim Ni50-xCoxMn50-yAly có sự chuyển pha từ thay đổi rất nhạy theo sự biến đổi của nồng độ Co và Al. Nhiệt độ chuyển pha Curie (Tc) tăng rất mạnh khi tăng nồng độ Co. Với mẫu có cùng nồng độ AI là 19%, khi nồng độ Co tăng từ 5 đến 10% thì nhiệt độ chuyển pha Curie tăng tương
ứng từ cỡ 291 K đến 390 K. Mặt khác, sự pha thêm Co còn làm cải thiện đáng kể từ độ trong mẫu, khiến từ độ của mẫu tăng lên rất mạnh. Cụ thể với các mẫu có cùng nồng độ AI là 18%, từ độ tăng từ giá trị xấp xỉ 0,2 emu/g (với mẫu có X
= 5) lên xấp xỉ 80 emu/g (với mẫu có X = 10). Trong khi đó, nồng độ AI ảnh hưởng không nhiều đến nhiệt độ chuyển pha Curie nhưng lại làm cho dáng điệu các đường từ nhiệt thay đổi mạnh. Cụ thể với những mẫu có cùng nồng độ Co cao (x = 10), khi AI tăng từ 17 đến 19% thì Tc thay đổi trong khoảng nhỏ từ cỡ 391 K (AI = 17%) đến 400 K (AI = 19%). Ngoài ra, ta thấy mẫu có nồng độ AI cao (y = 19) xuất hiện rõ nét hai loại chuyển pha là chuyển pha phản sắt từ sang sắt từ (AFM-FM) và chuyển pha sắt từ sang thuận từ (FM-PM) (hình 3.6c).
Nhiệt độ chuyển pha của mẫu này lần lượt đạt cỡ 265 K (với chuyển pha AFM- FM) và cỡ 291 K (với chuyển pha FM-PM). Hình 3.7 là các đường từ nhiệt của các mẫu có nồng độ Co cao (x = 10). Ở những mẫu này, chuyển pha AFM-FM xuất hiện ở mẫu có nồng độ AI thấp.
Nhìn chung ta thấy các mẫu đều thể hiện tính từ mềm. Khi nồng độ Co tăng lên đã cả từ độ và nhiệt độ chuyển pha Curie tăng lên. Sự thay đổi của nồng độ AI làm cho sự chuyển pha từ và từ độ thay đổi ít hay nhiều phụ thuộc vào mẫu đó có nồng độ Co là cao hay thấp. Qua đó cho thấy ảnh hưởng của Co và AI lên tính chất từ của hợp kim là rất nhạy và phức tạp. Ảnh hưởng này, rất cần được khảo sát kĩ lưỡng và chi tiết hơn khi nồng độ Co và AI thay đổi với những bước thay đổi nồng độ nhỏ.