Nghiên cứu hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim Ni-Mn-Sn-La-Fe-Co-Si-B và Fe-Co-Gd-Dy-Zr qua phương pháp nguội nhanh

• Tác giả: Nguyễn Hải Yến
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Huy Dân
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Vật liệu điện tử
• Đề tài: Hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim Ni-Mn-Sn, La-(Fe,Co)-(Si,B) và Fe-(Co,Gd,Dy)-Zr chế tạo bằng phương pháp nguội nhanh
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu
• Danh mục các hình và đồ thị
• Danh mục các bảng
• MỤC LỤC
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT VÀ VẬT LIỆU TỪ NHIỆT
• 1.1. Tổng quan về hiệu ứng từ nhiệt
• 1.2. Cơ sở nhiệt động học của hiệu ứng từ nhiệt
• 1.3. Phương pháp đánh giá hiệu ứng từ nhiệt của vật liệu
• 1.4. Mối quan hệ giữa chuyển pha và trật tự từ với hiệu ứng từ nhiệt
• 1.5. Tổng quan về vật liệu từ nhiệt
• 1.6. Quá trình phát triển
• 1.7. Một số vật liệu từ nhiệt tiêu biểu
• 1.7.1. Hệ hợp kim từ nhiệt Ni-Mn-Z
• 1.7.2. Cấu trúc của hợp kim Heusler Ni-Mn-Z
• 1.7.3. Hợp kim từ nhiệt Ni-Mn-Z dạng khối
• 1.7.4. Hợp kim từ nhiệt Ni-Mn-Z dạng băng
• 1.7.5. Hệ hợp kim từ nhiệt La-Fe-Si
• 1.7.6. Cấu trúc của hợp kim La-Fe-Si
• 1.7.7. Hợp kim từ nhiệt La-Fe-Si dạng khối
• 1.7.8. Hợp kim từ nhiệt La-Fe-Si dạng băng
• 1.7.9. Hệ hợp kim từ nhiệt vô định hình Fe-M-Zr
• 1.7.10. Cấu trúc vô định hình của hợp kim
• 1.7.11. Hiệu ứng từ nhiệt của các hợp kim có cấu trúc vô định hình
• 1.7.12. Hiệu ứng từ nhiệt của hệ hợp kim vô định hình Fe-M-Zr
• 1.8. Tóm tắt một số kết quả nghiên cứu về hiệu ứng từ nhiệt ở Việt Nam
• 1.9. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
• 2.1. Chế tạo mẫu
• 2.2. Chế tạo mẫu khối
• 2.3. Chế tạo mẫu băng
• 2.4. Các phương pháp phân tích cấu trúc, tính chất từ và hiệu ứng từ nhiệt
• 2.4.1. Phân tích cấu trúc bằng nhiễu xạ tia X
• 2.4.2. Nghiên cứu tính chất từ và hiệu ứng từ nhiệt bằng phép đo từ trễ và từ nhiệt
• 2.5. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT CỦA HỢP KIM NGUỘI NHANH Ni-Mn-Sn
• 3.1. Cấu trúc của hợp kim Ni50Mn50-xSnx
• 3.2. Tính chất từ của hợp kim Ni50Mn50-xSnx
• 3.3. Hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim Ni50Mn50-xSnx
• 3.4. Chuyển pha và các tham số tới hạn của hợp kim Ni50Mn50-xSnx
• 3.5. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT CỦA HỢP KIM NGUỘI NHANH La-(Fe,Co)-(Si,B)
• 4.1. Hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim LaFe13-x-ySixBy
• 4.2. Hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim LaFe11-xCoxSi2
• 4.3. Hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim La1+xFe10,5-xCoSi1,5
• 4.4. Kết luận chương 4
• 5. CHƯƠNG 5: HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT CỦA HỢP KIM VÔ ĐỊNH HÌNH Fe-(Co,Gd,Dy)-Zr
• 5.1. Hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim Fe90-xCoxZr10
• 5.2. Hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim Fe90-xGdxZr10
• 5.3. Hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim Fe90-xDyxZr10
• 5.4. Kết luận chương 5
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Hiệu ứng từ nhiệt và hợp kim Ni Mn Sn La Fe Co Si B

Hiệu ứng từ nhiệt là hiện tượng vật liệu thay đổi nhiệt độ khi chịu tác động của từ trường. Hợp kim Ni-Mn-Sn-La-Fe-Co-Si-B được nghiên cứu nhờ khả năng thể hiện hiệu ứng từ nhiệt mạnh. Phương pháp nguội nhanh được sử dụng để chế tạo hợp kim này, giúp tạo ra cấu trúc vi mô đặc biệt, cải thiện tính chất từ và nhiệt. Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích tính chất từ và tính chất nhiệt của hợp kim, đặc biệt là sự thay đổi entropy từ khi có từ trường. Kết quả cho thấy hợp kim này có tiềm năng ứng dụng trong các thiết bị làm lạnh từ trường hiệu quả.

1.1. Cấu trúc và tính chất từ của hợp kim Ni Mn Sn La Fe Co Si B

Hợp kim Ni-Mn-Sn-La-Fe-Co-Si-B có cấu trúc tinh thể phức tạp, được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X. Tính chất từ của hợp kim được đánh giá qua các phép đo từ trễ và từ nhiệt. Kết quả cho thấy hợp kim có từ độ bão hòa cao và nhiệt độ Curie phù hợp để ứng dụng trong các thiết bị làm lạnh. Hiệu ứng từ nhiệt được đo lường thông qua sự thay đổi entropy từ, cho thấy giá trị biến thiên entropy từ cực đại đạt được trong từ trường cao.

1.2. Ứng dụng của hợp kim Ni Mn Sn La Fe Co Si B

Hợp kim Ni-Mn-Sn-La-Fe-Co-Si-B có tiềm năng lớn trong các ứng dụng làm lạnh từ trường. Nhờ hiệu ứng từ nhiệt mạnh, hợp kim này có thể thay thế các công nghệ làm lạnh truyền thống, giảm thiểu tác động môi trường. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hợp kim này có thể được sử dụng trong các thiết bị làm lạnh dân dụng và công nghiệp, đặc biệt là ở dải nhiệt độ phòng.

II. Hiệu ứng từ nhiệt và hợp kim Fe Co Gd Dy Zr

Hợp kim Fe-Co-Gd-Dy-Zr được chế tạo bằng phương pháp nguội nhanh, tạo ra cấu trúc vô định hình với tính chất từ và nhiệt độc đáo. Hiệu ứng từ nhiệt của hợp kim này được nghiên cứu thông qua các phép đo từ trễ và từ nhiệt. Kết quả cho thấy hợp kim có khả năng làm lạnh từ hiệu quả, đặc biệt là ở nhiệt độ thấp. Nghiên cứu cũng tập trung vào việc phân tích tính chất từ và tính chất nhiệt của hợp kim, đặc biệt là sự thay đổi entropy từ khi có từ trường.

2.1. Cấu trúc và tính chất từ của hợp kim Fe Co Gd Dy Zr

Hợp kim Fe-Co-Gd-Dy-Zr có cấu trúc vô định hình, được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X. Tính chất từ của hợp kim được đánh giá qua các phép đo từ trễ và từ nhiệt. Kết quả cho thấy hợp kim có từ độ bão hòa cao và nhiệt độ Curie phù hợp để ứng dụng trong các thiết bị làm lạnh. Hiệu ứng từ nhiệt được đo lường thông qua sự thay đổi entropy từ, cho thấy giá trị biến thiên entropy từ cực đại đạt được trong từ trường cao.

2.2. Ứng dụng của hợp kim Fe Co Gd Dy Zr

Hợp kim Fe-Co-Gd-Dy-Zr có tiềm năng lớn trong các ứng dụng làm lạnh từ trường, đặc biệt là ở nhiệt độ thấp. Nhờ hiệu ứng từ nhiệt mạnh, hợp kim này có thể thay thế các công nghệ làm lạnh truyền thống, giảm thiểu tác động môi trường. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hợp kim này có thể được sử dụng trong các thiết bị làm lạnh công nghiệp và y tế, đặc biệt là ở dải nhiệt độ thấp.

III. Phương pháp nguội nhanh và ứng dụng trong chế tạo hợp kim

Phương pháp nguội nhanh là kỹ thuật quan trọng trong chế tạo các hợp kim có hiệu ứng từ nhiệt mạnh. Phương pháp này giúp tạo ra cấu trúc vi mô đặc biệt, cải thiện tính chất từ và tính chất nhiệt của hợp kim. Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của phương pháp nguội nhanh đến cấu trúc và tính chất của các hợp kim Ni-Mn-Sn-La-Fe-Co-Si-B và Fe-Co-Gd-Dy-Zr. Kết quả cho thấy phương pháp này có thể tạo ra các hợp kim với hiệu ứng từ nhiệt mạnh, phù hợp cho các ứng dụng làm lạnh từ trường.

3.1. Quy trình chế tạo hợp kim bằng phương pháp nguội nhanh

Phương pháp nguội nhanh bao gồm các bước nấu chảy hợp kim và làm nguội nhanh để tạo ra cấu trúc vi mô đặc biệt. Quy trình này được thực hiện trong môi trường chân không để đảm bảo độ tinh khiết của hợp kim. Kết quả cho thấy phương pháp này có thể tạo ra các hợp kim với cấu trúc tinh thể hoặc vô định hình, tùy thuộc vào thành phần và tốc độ làm nguội.

3.2. Ảnh hưởng của phương pháp nguội nhanh đến tính chất hợp kim

Phương pháp nguội nhanh có ảnh hưởng lớn đến tính chất từ và tính chất nhiệt của hợp kim. Nghiên cứu chỉ ra rằng phương pháp này có thể cải thiện từ độ bão hòa và nhiệt độ Curie của hợp kim, đồng thời tăng cường hiệu ứng từ nhiệt. Kết quả này mở ra tiềm năng ứng dụng của phương pháp nguội nhanh trong chế tạo các hợp kim có hiệu ứng từ nhiệt mạnh.