. Ảnh hưởng ca tt ường ngoà in nhiệt đ chuy nh at
3.2.4. Ảnh hưởng ca Nin hiệu ng t nhiệt
Từ các đường cong từ nhiệt trong các từ trường khác nhau của các mẫu, chúng tôi đã suy ra sự ph thuộc của từ độ vào từ trường tại các nhiệt độ khác nhau hình 3.7.
Hình 3.7. Sự phụ thuộc của từ độ vào từ trường ngoài ở các nhiệt độ khác nhau của các mẫu băng Fe90-xNixZr10 (x = 5) với d = 15 m.
59
Chúng tôi đã tiến hành xây dựng các đường H của một số mẫu xung quanh nhiệt độ chuyển pha từ trong từ trường cực đại là 12 kOe. Hình 3. chỉ ra sự ph thuộc của từ độ vào từ trường đường từ hóa đ ng nhiệt được tiến hành đo tại nhiều nhiệt độ băng hợp kim Fe90-xNixZr10 điển hình với x và từ trường biến đ i từ 0 - 12 KOe. Theo lý thuyết thì biến thiên entropy từ s đạt giá trị lớn vùng nhiệt độ chuyển pha. Do đó, khi xây dựng các đường M(H), chúng tôi đã chọn vùng nhiệt độ xung quanh nhiệt độ chuyển pha từ. Các đường M(H) liên tiếp có nhiệt độ cách nhau là 1 ho c K (hình 3.7).
Để kiểm tra sự chính xác của phép biến đ i dữ liệu từ các đường T thành các đường H , chúng tôi đã tiến hành so sánh các dữ liệu từ phép đo H trực tiếp và dữ liệu chuyển đ i gián tiếp hình 3. . Kết quả cho thấy, các dữ liệu này là trùng nhau.
20 40 60 0 7000 M ( emu /g ) H (Oe)
Hình 3.8. So sánh sự phụ thuộc của từ độ vào từ trường ngoài được đo bằng phương pháp trực tiếp (đường liền nét) và gián tiếp (các biểu tượng).
60
Các giá trị biến thiên entropy từ Sm sau đó đã được xác định từ các đường M(H) b ng cách sử d ng các mối quan hệ sau:
21 1 H m H H M S dH T
B ng cách sử d ng phương pháp trên để tính toán sự thay đ i entropy của vật liệu, chúng ta có thể tiết kiệm thời gian và chi phí cho các thí nghiệm. Phương pháp này còn tránh ảnh hư ng của thăng giáng nhiệt của hệ đo từ độ.
Chúng tôi đã biểu diễn quy luật biến đ i của độ biến thiên entropy từ
Sm theo nhiệt độ hình 3. . 0 0.5 1 1.5 150 200 250 300 350 400 450 x = 0 x = 5 x = 10 x = 15 T (K) - S m (J .kg -1 .K -1 )
Hình 3.9. Biến thiên entropy từ Sm của các mẫu băng Fe90-xNixZr10 (x = 0, 5, 10 và 15) với d = 15 m.
Hình 3. là đường cong ∆SM T với ∆H 12 kOe của các mẫu băng nguội nhanh e90-xNixZr10 x 0, , 10 và 1 . Chúng ta nhận thấy r ng độ biến thiên entropy từ cực đại /∆SM/max của hợp kim là gần như không thay
61
đ i 1 J.kg-1.K-1 với ∆H 12 kOe , trong khi độ bán rộng của đường cong ∆SM T giảm dần từ 2 K xuống K với sự tăng lên của nồng độ Ni.
Kết quả thu được cho thấy mẫu x = 5 có độ biến thiên entropy từ đạt giá trị cao nhất 1,0 J/ kg.K . Những mẫu có nồng độ Ni lớn (x = 10, 15) có biến thiên entropy từ cực đại đạt giá trị không cao b ng mẫu có nồng độ Ni nhỏ (x = 5). ẫu có nồng độ Ni x 0 có biến thiên entropy từ cực đại đạt giá trị nhỏ nhất 0, 3 J/ kg.K nhưng bù lại có vùng nhiệt độ hoạt động rộng hơn.
C thể, mẫu có x đạt Sm max 1,0 J/ kg.K tại nhiệt độ 306 K và mẫu có x 10 đạt Sm max 1,02 J/ kg.K tại nhiệt độ 3 6 K. ẫu có x 1 đạt Sm max= 0,95 J/(kg.K) tại nhiệt độ 03 K. Và mẫu có x 0 đạt Sm max= 0, 3 J/ kg.K tại nhiệt độ 2 K.
Khi lựa chọn vật liệu từ nhiệt, ngoài thông số biến thiên entropy từ thì độ rộng vùng nhiệt độ làm việc c ng rất quan trọng. Để đánh giá tiêu chí này ta căn cứ vào độ bán rộng của đường biến thiên entropy từ ph thuộc vào nhiệt độ.
Theo hình 3.9 ta thấy mẫu có x 0 cho độ bán rộng lớn nhất, tiếp đến là mẫu có x và sau cùng là các mẫu có x 10; 1 . C thể với mẫu x 0 đạt giá trị H 2 K, mẫu x đạt giá trị H 3 K, mẫu x 10 đạt giá trị H K. Và mẫu x 1 có giá trị nhỏ nhất FWHM = 74 K. Chứng tỏ r ng vùng nhiệt độ làm việc của các mẫu có nồng độ Ni thấp s rộng hơn so với vùng nhiệt độ làm việc của các mẫu có nồng độ Ni cao. Điều này có ý ngh a rất quan trọng trong việc ứng d ng vật liệu này vào công nghệ làm lạnh từ.
Tóm lại, ta thấy nhiệt độ cho biến thiên entropy từ cực đại của các mẫu ph thuộc rất lớn vào t phần các nguyên tố trong hợp kim.
62
Khả năng làm lạnh C được định ngh a là tích của độ biến thiên entropy từ cực đại với độ bán rộng của đường cong ∆SM T c ng được tính toán.
5075 75 100 0 5 10 15 RC (J. kg -1 ) x (%)
Hình 3.10. Khả năng làm lạnh RC phụ thuộc vào nồng độ Ni của các mẫu băng Fe90-xNixZr10.
Khả năng làm lạnh C của hợp kim đầu tiên tăng và sau đó lại giảm với các mẫu x 0 15. Tuy nhiên, giá trị C cực đại đạt 90 J.kg-1 thu được khi x = 5 tại nhiệt độ 306 K nhiệt độ phòng . ẫu x 0 có C đạt 6 J.kg-1 tại 2 K, x 10 có C đạt 81 J.kg-1
tại 3 6 K và mẫu x 1 có C thấp nhất 70 J.kg-1 tại 03 K.
Giá trị C này của hợp kim e90-xNixZr10 cao hơn của các hợp kim nguội nhanh khác như inemet e68,5Mo5Si13,5B9Cu1Nb3), Nanoperm (Fe83-
xCoxZr6B10Cu1, Fe91-xMo8Cu1Bx), HiTperm (Fe60-xMnxCo18Nb6B16) và các hợp kim vô định hình khối exCoyBzCuSi3Al5Ga2P10 đã được công bố [20].
63