Магнитный фазовый переход антиферромагнетизм-ферромагнетизм в сплавах железо-родий и использование его для магнитного охлаждения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

РГО од

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЕ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В. ЛОМОНОСОВА

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

на правах рукописи УЖ 537.638:538,763+621.318

АННА0РА30В Мурад Подаевич

МАГНИТНЫЙ ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД АНГШЕРР0МА1ШГИЗМ - ФЕРРОМАГНЕТИЗМ В СПЛАВАХ 1ЕЛЕ30 - РОДИЙ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕГО ДЛЯ МАГНИТНОГО ОХЛАИЕНИЯ

01.04.11 - физика магнитных явления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

МОСКВА - 1993

Работа вьлолнона нз физическом факультете Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова и на физическом факультете Туркменского государственник университета им. Магтьмгулы.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, А. Б. ГРАНОВСКИЙ

доктор физико-математических наук, А. И. ЗАХАРОВ

доктор физико-математических наук, Б. К. ПОНОМАРЕВ

Ведущая организация: Институт общей физики Российской Академия наук (г. Москва).

Защита диссертации состоится " " /и>>1ёр{? 1593 г.

в 1530ч. .на заседании специализированного совета Д. 053.05.40 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук при МГУ вм. М. В. Ломоносова по адресу: 119899, Москва, Ленинские горы, МП£ Физический факультет, криогеиньЯ корпус, ауд. 2-05.

С диссертацией юхно ознакомиться в библиотеке физического факультета ИГУ.

Автореферат разослан " У? " 1993 г.

Ученье секретарь специализированного совета Д. 063.05.40 при МГУ им. И. В. Ломоносова доктор физико-математических наук

профессор / / С. А. Никитин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Внимание исследователей к магнитным разовым переходам обусловлено тем. что на стыке фаз можно полнее сопоставить свойства различных магнитных состояний и получить сведения о механизме перехода, а изменения свойств материалов при фазовых переходах могут иметь прикладное значение.

Среди различных систем, обнаруживающих магнитные фазовые переходы I рода ti], особое место занимает система Fe-Rh. Эта система интересна тем. что переход антиферромагнетиэм-ферромагнети-зк (АФМ-ФМ) в сплавах Fe-Rh вблизи эквиатомного состава сопровождается наибольшими из известных в твердом теле изменениями магнитных свойств. Резкое изменение физических свойств этих сплавов при переходе привлекает внимание в плане его использования в практических целях. Переход этот изоморфный, а область существования упорядоченной оцк фазы в сплавах Fe-Rh настолько обширна, что в широком интервале составов, температур, магнитных полей и механических нагрузок возможно систематическое исследование кх свойств безотносительно к изменению ■ кристаллической структуры.

Экспериментальному и теоретическому исследовании перехода АФМ-ФМ в сплавах Fe-Rh посвящено более 100 работ, но к настоящему времени нет теории, удовлетворительно описывавшей его механизм. Резкая зависимость размеров кристаллической решетки сплава FeRh от его магнитного состояния не может бьггь объяснена с помощью простой обменно-стрикционной модели Киттеля [21.

Согласно зонной теории магнетизма условие существования ферромагнитного состояния принимает вид критерия Стонера

«VN(V >

где I(q) - интеграл Стонера. N(8^ - плотность состояний с энергией Ферми. Аналогично, условие существования антиферромагнитного состояния принимает вид

КЭДч) > 1.

гДе 3^(4) ~ обобщенная восприимчивость, q - волновой вектор волны спиновой плотности антиферромагнитного металла. Электронная зонная структура проводящих магнетиков в ФИ и АФМ состоянии должна характеризоваться высокой плотностью состояний на уровне Ферки и дополнительным максимумом в jy(q) [3].

Согласно современным взглядам переход сплава FeRh из антифер-

ромагнитного состояния в ферромагнитное связан с изменением плотности состояний вблизи уровня Ферми. Расчеты зонной структуры 14] подтверждает это предположение. Однако в настоящее время точность расчетов, основанных на тех или иных модельных представлениях» не позволяет однозначно решить проблему рассматриваемого перехода.

Противоречивая ситуация в объяснении механизма перехода осложняется значительным расхождением экспериментальных данных, полученных разньми авторами на сплавах одного состава, что объясняется крайней чувствительностью свойств образцов сплавов Ре-ЯЬ к их предыстории. Это затрудняет сопоставление данных и создание модели перехода.

Причиной сложившейся ситуации следует считать также отсутствие достаточно полного набора экспериментальных данных, полученных на объектах одного и того же состава. Так. несмотря на то. что со времени опубликования первых работ С 5] о резком изменении намагниченности сплавов Ре-1У1 при нагревании прошло около ВО лет. до сих пор оставались неизученными магнитотепловые и упру-готешгавыэ явления, представляадие обширнуо информашш о термодинамике я кинетике перехода.

В связи с этим задача получения экспериментальных данных по все большему кругу физических свойств сплавов Ре-Й1 не теряет актуальности. Об этом свидетельствует неослабевающий поток работ. в которых используется весь современный арсенал экспериментальных средств.

Целью работы являлось: экспериментальное исследование комплекса магнитных, механических, тепловых, магнитотепловых, упруго-тепловых и электрических свойств образцов сплава Ре-1У1 одного и того ге состава вблизи эквиатомного, прошедших идентичную термообработку; разработка на основе полученных данных феноменологической модели, непротиворечивым образом описывзшей переход антиферромагнетизм - ферромагнетизм в этих сплавах: исследование эффективности применения перехода антиферромагнетизм - ферромагнетизм в сплавах Ре-ЯЪ для магнитного охлаждения.

Отличительной чертой работы является то, что для надежного сопоставления результатов различных измерений и интерпретации их в рамках той или иной модели практически все исследования в ней проведены на образцах одного и того же сплава - Ре49ЯЬ&1.

Научная новизна работы. В диссертации впервые получены следу-

шие результаты:

- в области 1233 -1371 К обнаружены немонотонны? (независящие от температуры) изменения электросопротивления сплава Ре-Ю1, связанные со структурным переходом оцк-гцк;

- найдены технологические приемы, позволяющие получать близкий к модельному (изотермическому) воспроизводимый магнитный фазовый переход I рода антиферромагнетизм - ферромагнетизм в сплавах Ре-Шг.

- экспериментально исследованы температурныэ и полевые зависимости изменения температуры сплава РеГО1 при адиабатическом индуцировании в нем перехода АФМ-ФМ магнитным полем; приложение поля вблизи критической температуры перехода приводит к охлаждению сплава, а снятие поля - к его нагреву: максимальное понижение температуры закаленного сплава Ре<9№5, в поле 19.5 кЭ достигает гигантских значений ~13 К, а отошенного - ~4 К; в полях выие 10 кЭ наблюдается сильная невоспроизводимость результатов измерения магнитокалорического эффекта в области его пиковых значений, обусловленная эффектом тершмагнитного циклорования: многократное приложение поля приводит к уменьшение пиковых значений и стабилизации их около 9 К;

- введены понятия предельного магнитного поля в предельного растягивающего напряхения как поля и напряжения, необходимого для индуцирования перехода во всем объеме сплава Ре-Ш1 в адиабатических условиях; предельные поле и напряжение линейно увеличиваются с уменьшением температуры и существенно превыяают критическое поле и критическое напряжение, определяемые как поле и напряжение, необходимые для индуцирования перехода в изотермических условиях; получены формулы для расчета температурных зависимостей предельного поля и предельного напряжения; влияние термомагнитного циклирования в адиабатических условиях на параметры перехода АФМ-4>М в сплаве РеГО1 проявляется в полях высе предельного;

- по экспериментальны.« данным измерений теплоемкости и магнитокалорического эффекта построены температурныэ зависимости энтропии (Э-Т диаграмма) сплава Ре1й» в отсутствие поля и в различных магнитных полях;

- экспериментально исследованы температурныэ зависимости изменения температуры сплава РеЙ1 при адиабатическом индуцировании в нем магнитного фазового перехода I рода антиферромагнетизм -

ферромагнетизм одноосными растягивавшими напряжениями; пропою ние напряжения вблизи критической температуры перехода привод! к охлахденш сплава, а снятие - к его нагреву; максимальноэ п< нижение температуры закаленного сплава FewRhSJ при приложена

напряжения ~5*109 дин/см2 достигает гигантских значений ~5 К; данных измерений эластокалорического и магнитокалорического э фектов сделан вывод об аномально высоком изменении энтроп сплава FeRh при переходе АФМ-ФМ;

- расчитанныа по экспериментальной S-T диаграмме отношен изменений энтропии сплава Fe-Rh при переходе АФМ-ФМ к критич« ким температурам перехода не зависят от температуры и близки значениям изменения коэффициента электронной теплоемкости, по* ченньм другими авторами; отсюда следует, что изменение общей а тропии сплава FeRh при переходе антиферромагнетизм - феррсмап тизм обусловлено в основном изменением его электронной энтроп; этот результат свидетельствует о решающей роли при переходе А< ФМ в сплаве FeRh изменения электронной части энтропии; в наст щей работе этот вывод сделан на основе прямого определения из] нения энтропии одного и того же сплава FeRh по данным измере теплоемкости и магнитокалорического эффекта;

- из экспериментальных данных по температурным зависимое теплового расширения и модуля Шга расчитана температурная за симость разности магнитоупругих энергий сплава Fe49Rh5, в ант ферромагнитном и ферромагнитном состояниях; показано, что маг тоупругий вклад в изменение энтропии сплава при переходе ан ферромагнетизм - ферромагнетизм на порядок меньше общего изме ния энтропии, откуда сделан вывод о том, что мзгнитоупругое е имодействие не играет решающей роли при переходе АФМ-ФМ в саг FeRh;

. - предложена феноменологическая модель перехода АФМ-ФМ в лаве FeRh, учитывающая экспериментально установлении в нас щей работе линейную зависимость от температуры скачка общей ; ропии сплава, что эквивалентно учету изменения электронной ; ропии; получены вьрахения для основных термодинамических пар. тров, характеризующих магнитный фазовый переход I рода в тве теле: изменения параметра кристаллической решетки, свобо энергии, общей, электронной и решеточной энтропии, коэффиии электронной теплоемкости, сдвига критической температуры пер да всесторонним сжатием и магнитным полем, изменения темпера

при адиабатическом индуцировании перехода внешними воздействиями; расчитанньЕ по предложенной модели значения параметров перехода согласуется с полученными экспериментальна® данными;

- пострбены термодинамические магнитные и механические тепло-насосные и холодильные циклы, основанныэ на поглощении скрытой теплоты перехода АФМ-ФМ в сплавах Ре-ЯИ и на индуцировании этого перехода нагнитньм полем и растягивавшими напряжениями; получены расчетные формулы для отопительного и холодильного коэффициента этих циклов: высокие расчетные и экспериментальные значения этих коэффициентов Бьдвигапт сплавы Ре-Ш> в ряд наиболее перспективных хладоагентов магнитокалорических и эластокалорических тепло" вых насосов и рефрижераторов.

Практическая ценность работы.

1. Изучено влияние различных режимов термической и термомаг-китной обработки на положение области температур и параметры перехода АФМ-ФМ в сплавах Ре-Ш1, что важно при создании устройств, в которых эти сплавы используются в качестве чувствительных элементов (рабочего тела).

2. При индуцировании перехода АФМ-ФМ в сплавах Ре-И1 магнит- ' ным полем и рзстягиваоздими напряжениями обнаружены гигантский магнитокалорический и эластокалорический эффекты, что позволило предложить эти сплавы в качестве рабочего тела магнитной холодильной машины.

3. Построены энтропийно-температурныг диаграммы сплава РеЯЬ, необходимы? для определения энергетической эффективности использования этого сплава в качестве рабочего тела различных энерго-преобразуших устройств.

4. Разработаны принципиальные схемы магнитного и механического охлаждения, основанныэ на магнитном фазовом переходе I рода антиферромагнетизм - ферромагнетизм в сплавах Ре-ЯЬ. Разработана методика построения термодинамических магнитных в механических теплонасосных и холодильных циклов и получены расчетные формулы

. для отопительного и холодильного коэффициентов этих циклов.

Проведенные исследования позволяет вынести на оавиту следующие положения:

1. На основе результатов закалочных экспериментов сделан вывод о том, что зародьмамв, на которых происходит развитие перехода антиферромагнетизм - ферромагнетизм ! рода в сплавах Ре-И», является зерна высокотемпературной гцк фазы.

2. Зкспериментальньв данные магнитных измерений в сочетании с обнаруженный гигантскими изменениями температуры сплава FeRh при индуцировании в нем перехода антиферромагнетизм - ферромагнетизм магнитным полем и растягивавшими нгпрягенияни в адиабатических условиях свидетельствует об аномально высоком изменении энтропии сплава- при переходе.

.3. Магнитоупругий вклад в изменение энтропии сплава при переходе антиферромагнетизм - ферромагнетизм на порядок меньше общего изменения энтропии. Магнитоупругое взаимодействие не играет решающей роли при переходе АФМ-ФМ в сплаве FeRh.

4. Изменение общей энтропии сплава FeRh при переходе антиферромагнетизм - ферромагнетизм обусловлено в основном изменением его электронной энтропии. Решавшую роль при переходе АФМ-ФМ в сплаве FeRh играет изменение электронной части энтропии.

5. Для адиабатического индуцирования перехода антиферромагнетизм - ферромагнетизм в сплаве FeRh необходимо приложение предельного поля или предельного растягивающего напряжения, существенно превыиающего критическое поле перехода и критическое напряжение. Получены формулы для расчета температурных зависимостей предельного поля и предельного напряжения.

6. Предложена феноменологическая модель, непротиворечивым образом описывающая магнитный фазовый переход I рода антиферромагнетизм - ферромагнетизм в сплаве FeRh, в которой учтено изменение электронной части энтропии сплава при переходе.

7. С точки зрения энергетической эффективности сплавы Fe-Rh являются перспективными хладоагентами магнитокалорического и эластокалорическопо теплового нacoca и холодильной машины.

Достоверность результов настоящей диссертационной работы определяется современны« точньш методиками проведенных исследований, комплексным характером измерений, неоднократной проверкой воспроизводимости результатов, хорошим согласием полученных экспериментальных данных с данными других исследователей.и с результатами теоретических оценок, проведенных с помощью современны) физических моделей.

Апробация работы. Результаты, изложении? в работе, докладывались и обсуждались на II Всесоюзном семинаре "Магнитны} фазовь* переходы и критические явления" С Махачкала, 1GS9), V Всесоюзно! совещании "Диаграммы состояния металлических систем" (Москва, 1989), V Всесоюзном симпозиуме "Магнетизм редкоземельных соеди

- а -

нений" (Москва, 1989), I и II Республиканских межвузовских научных конференциях "Актуальные проблемы физика твердого тела, радиофизики и теплофизики" (Ашхабад, 1991, 1993), XIX Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений (Ташкент, 1991), XIII Всесоюзной школе-семинаре "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (Астрахань, 1Э32).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 26 работах. Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Лиссертация состоит из введения, вести глав, заключения и списка цитируемой литературы Объем работы - 302 страницы, включая 97 рисунков и 9 таблиц. Список литературы включает 2сЭ наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность теш диссертации, сформулированы ее цели и задачи, показана научная новизна и практическая ценность основных положений, выносимых на защиту, а также дана краткая аннотация полученных результатов.

В первой главе дан обзор литературы по сплавам Ре-КЬ, состоящий из трех частей. В начале приводятся диаграмма состояния, кристаллическая структура, магнитнш, физико-химические, тепловые, механические, кинетические, оптические и магнитооптические свойства сплавов Ре-ЙЬ вблизи эквиатомного состава, данные то поликристаллическим и эпитаксиальньы пленкам, нейтронной дифракции, мессбауэровской спектроскопии, ядерному магнитному резонансу, позитронной аннигиляции и спиновым волнам, влиянию магнитного поля Н и давления Р на параметры перехода антиферромагнетизм - ферромагнетизм в этих сплавах. Из этих данных следует, что сплавы Ре-И1 вблизи эквиатомного "состава при некоторой критичее-, кой температуре обнаруживают изоморфный магнитный фазовый переход I рода, сопровождающийся всеми характерньми особенностями фазовых переходов I рода в твердых телах: скачкообразным изменением первых производных термодинамического потенциала (намагниченности, теплоемкости, энтропии), наличием критической температуры перехода Тк, термической петля гистерезиса и кривых фазового равновесия Т^Н) и Тж(Р) антиферромагнитной и ферромагнитной

фаз.

Затем рассматривается работы, в которых сопоставляются экспе-риментальнш данные с результату® расчетов, основанных на существующих црделях перехода. Изучение этих работ показывает, что применение обменно'-инверсионной теории Киттеля магнитных фазовых переходов I рода 123 к переходу АФМ-ФМ в сплаве РеШ1 приводит к численным значениям параметров перехода, на порядок отличающимся от наблюдаемых экспериментально, модели же, предложенные в работах 16 и 73 описызают переход лишь качественно и довольно грубо. Результаты работ 18 - 123 указывают на сильнодействующее изменение при переходе плотности состояний электронов проводимости на уровне Ферми, однако следует считать, что прямых экспериментальных подтверждений этой гипотезы не существует, поскольку измерения низкотемпературной теплоемкости сплавов Ре-ИЪ в антиферро- и ферромагнитном состояниях проводились на сплавах разного состава [8, 91. В то же время, приложение магнитного поля для перевода сплавов в ферромагнитное состояние с целью измерения теплоемкости ферромагнитной фазы при низких температурах приводит к сильному увеличению коэффициента электронной теплоемкости антиферромагнитной фазы СИЗ.

Таким образом, несмотря.на большое количество работ, посвященных переходу АФМ-ФМ в сплавах Ре-Ии не существет теории, удовлетворительно описывающей природу этого перехода; не сложилось исчерпывающего передстзвления о роли различных механизмов, ответственных за этот переход.

Одной из причин такого положения является значительное расхождение экспериментальных данных. Показательной в этом емьеле является работа С133, в которой отмечается, что, например, значения бТ/бР, полученные разными авторами, значительно отличаются друг от друга и не обнаруживают никакой корреляции с составом. Нет также никакого соответствия между значениями Т для разных образцов одинакового или разного состава, полученными разными авторами. Это относится ко всем термодинамическим величинам, характеризующим переход. Другой причиной является отсутствие достаточно полного набора данных для какого-нибудь образца [7].

В конце главы дан краткий обзор современного состояния проблемы магнитного охлаждения. Анализ научной и патентной литературы свидетельствует о непрекращающемся поиске материалов хпадоа-гентов мзгнитных холодильных машин. Основные направления поиска

- и -

• увеличение магнитокалорического эффекта й увеличение изотермичного изменения энтропии под действием магнитного поля. При ■емпературах выие 20 К наиболее эффективным для создания магнит-[ых охладителей является использование магнитокалорических эффе-стов вблизи магнитных фазовых переходов. Из всех ферромагнетиков 3(1, имещий температуру Кюри 0 = 293 К, является единственным »лементом, пригодным к применению в качестве магнитного хладоа-•ента вблизи комнатной температуры. Изотермическое приложение к 3(1 поля в 70 кЭ при комнатной температуре сопровождается измене-гаем его энтропии на 13.75-104 эрг/г-К, а адиабатическое - изме-гением его температуры на 14 К. Для расширения температурного иапазона охлаждения предлагается использовать соединения йс!, ¡меющие температуры Кюри ниже, чем у чистого йб. Например, в ра-!оте [14] приводятся соединения Об, перекрывающие диапазон тем-шратур Кюри до 21 К. Однако, понижение температуры Кюри путем »единения с другими элементами приводит к уменьшению в этих соединениях величины магнитокалорического эффекта.

Во второй главе описаны технология получения сплавов и образ-юв. обработка образцов и экспериментальны? методики, использовавшиеся в работе. Сплавы Ре-Ш1 с содержанием № 48, 49, 50, 51 I 52 ат.% получены индукционной плавкой в алундовых тиглях в ат-юсфере аргона. Сплав, содержащий 48 ат.%, оказался ферромагнит-гьм во всем исследованном интервале температур от 77 К до точки [ври (~650 К). Путем горячей ковки, и прокатки из слитка сплава ге49ГО1и была изготовлена пластина толщиной 0.27 мм, из которой шектроискровым способом вырезались образцы с размерами 14 х 4 х ). 27 мм. Затем образцы отжигались в вакууме при 1273 К и медлен-ю охлаждались до комнатной температуры.

В связи с поставленной целью работы необходимо было найти ре-имы обработки образцов, приводящие к воспроизводимому переходу ЛМ-ФМ, близкому к "модельному" - изотермическому. Поэтому, предлагая, что закалкой образцов можно получить "модельный" перевод в них, было проведено систематическое исследование влияния >азличных закалок на параметры перехода АФМ-ФМ в образцах сплава ?е,еЙ151. Для определения верхней и нижней температур закалок, в ¡нтервале 290-1371 К были исследованы температурные зависимости глектросопротивления образцов, медленно охлажденных после отжига |ри 1273 К (рис. 1). В области 1233 -1371 К обнаружены неконо-

тонные (независящее от температуры) изменения электросопротивле ния сплава которьв могут быть связаны согласно фазов<

диаграмме состояния системы Ре-Й11 с началом структурного пере» да оцк-гцк . Закаленнш образцы обладают чрезвычайно резким пс реходом АФМ-ФМ: пряной переход в них происходит в интервале риной 1 - 1,5 К, обратный - в интервале 0,5 - 1 К. Такой ' резкь переход достигается только путем закалки образцов из области, которой наблюдалось немонотонное изменение электросопротивлем сплава с температурой. Нз основе результатов закалочных экспер! ментов сделан вывод о том, что зародьшами, на которых происход! развитие перехода антиферромагнетизм - ферромагнетизм I рода сплавах Ре-Ю>, являются зерна гцк фазы. Образцы, прошедшие од наковую термообработку, обладают практически одинаковыми парам* трами перехода. .

Качество образцов, наличие в них перехода АФМ-ФМ и влияю термической, механической и термомагнитной обработки на параме1 ры перехода АФМ-ФМ определялось путем измерений индуктивное катушки с сердечником из данного образца.

В конце главы описаны методики и лабораторные установки д измерения намагниченности, электросопротивления, начальной ма нитной проницаемости, теплового расширения, теплоемкости, эла токалорического и магнитокалорического эффектов, исследован влияния магнитного поля и растягивающих напряжений на парлмэт перехода АФМ-СМ, а также приведены ошибки измерений.

В третьей главе приведены результаты исследования магнитнь: электрических свойств, теплового расширения и влияния одноосн растягивающих напряжений на параметры перехода АФМ-ФМ в отожже ньк и медленно охлажденных, а также в закаленных образцах сила

реЛг

При различньк температурах влизи критической температуры г рехода антиферромагнетизм - ферромагнетизм исследованы полег зависимости намагниченности сплава Ре4д11Ь6,, а также температу] нье зависимости его намагниченности в различньк магнитных по; (рис. 2). Найдено, что переход в закаленных образцах сопроьсш ется изменением удельной намагниченности Ао - 99,2 Гс см3/ критическое поле перехода линейно уменьшается с температурой скоростью <1Н^/<1Т •-- -1.21 кЗ/К. Вычисленное по уравнению Клапе рона-Клаузиуса

(ГГ/<Ш - -Аг/АБ" (1)

изменение энтропии сплава при переходе йБн » 12.0СМ04 эрг/г-К.

Изменение энтропии сплава при переходе АФМ-ФМ было определено также по результатам исследования зависимости критической температуры перехода от мзгнитного поля путем измерений электросопротивления сплава в зависимости от температуры в различных полях. В области использованных полей до 18 кЗ критические температуры переходя как при нагреве, так и при охлаждении линейно уменьшатся с полем со скоростью <Лу<1Н = -0.75 К/кЭ и (ГГ^/<1Н = -0.73 К/тсЭ, соответственно. Скачок удельной энтропии при переходе АФМ-ФМ в закаленном сплаве Ре49РЬ5],. определенный по уравнению Кла-пейрона-Клаузиуса (1) из полученных таким образом экспериментальных данных, Д5"=13.23*10*эрг/Т-К. Полученньй значения АБН близки друг к другу и хорошо соответствуют литературным данным для сплавов того же состава.

На рис. 3 представлены температурные зависимости теплового расширения отожженного и медленно охлажденного и закаленного образцов сплава Ре49И15Г В области перехода АФМ-ФМ тепловое расширение закаленного образца претерпевает изменение на 0.27 'Л. При температурах прямого и обратного перехода термический коэффициент линейного теплового расширения р достигает значений 8.574-10"3 К"1 и 12.878-10"3 К""', соответственно. В антиферромагнитном состоянии * 9.3-10"6 К"1, в ферромагнитном - я

« 6.4-10'® К"', что сравнимо с типичным литературными данными.

Изучение влияния растягивающих напряжений ф на критическую температуру перехода проводилость путем исследования температурных зависимостей электросопротивления образцов при различных напряжениях (рис. 4). Найдено, что температура перехода АФМ-ФМ в сплаве Ре^И^ линейно изменяется с напряхекиеы со скоростью

сГТ« -1.973-10"* К-аА'дин. Используя это значение и дакныэ по тепловому расширению по уравнению Клапейрона-Клаузиуса, записанному в виде

<ггк/# - -ам-а«^. (2)

где й - плотность, вычислено изменение энтропии сплава при переходе АФМ-ФМ, индуцированном одноосными растягивающими напрягони-ями, АБ^ = (13.0 ± 0.5)-10* эрг/г*К, что совпадает со значением

АБН, полученным по данным магнитных измерений. Совпадение эти; значений меаду собой и с типичными литературными данными свидетельствует о правомерности применения уравнения Клапейрона-Клау-зиуса в представленном виде (2) в случае, когда внешним воздействием, сдвигавшим температуру фазового перехода I рода, является растягивающее напряжение. Скрытая теплота перехода, определенная как = Тд-Д^, составляет (41 ±3) -Ю6 эрг/т.

В четвертой главе приведены результаты исследования магнито-калорического эффекта, теплоемкости и эластокалорического эффекта в сплаве Ре49Ю»6Г

Впервыз экспериментально исследованы температурные и полевье зависимости изменения температуры сплава Ре1У1 при адиабатическо* индуцировании в нем магнитного фазового перехода I рода антиферромагнетизм - ферромагнетизм магнитным полем. Найдено, что приложение поля вблизи критической температуры перехода приводит к охлаждению сплава, а снятие поля - к его нагреву. Максимальное понижение температуры закаленного сплава Ре49ЭД5, в поле 19.5 кЭ достигает ~13 К, а отожженного - ~4 К. Эти значения следует счи тать гигантскими в сравнении с максимальным известным отрицательным магнитокалорическим эффектом, не превышающим 0.3 К в сравнимых полях С151. В полях выае 10 кЭ наблюдается сильная невоспроизводимость результатов измерений магнитокалорического эффекта в области его пиковых значений, обусловленная эффектом термомагнитного ииклороЕания: многократное приложение поля приводит к уменьшению пиковых знзчений и стабилизации их около 9 К.

Впервыэ по экспериментальным данным измерений теплоемкости и магнитокалорического эффекта (рис. 5) построены температурные зависимости энтропии сплава в отсутствие поля и в различных магнитных полях (рис. Б). Хорошее соответствие между Т-Н кривой фазового равновесия (рис, 7), построенной по Э-Т диаграмме и построенной по данным магнитных измерений свидетельствует о том, что определеннее таким образом зависимости Б(Т)Н действительно являются температурными зависимостями энтропии сплава в различных магнитных полях.

Впервые на основе экспериментальных результатов исследования полевых зависимостей магнитокалорического эффекта в области перехода АФМ-ФМ (рис. 8) для сплавов Рс-НЬ введено понятие преде-

льного поля как поля, необходимого для индуцирования перехода во всем объеме сплава в адиабатических условиях. Показано, что предельное поле практически линейно увеличивается с уменьшением температуры й существенно превьшает критическое поле, определяемое как поле, необходимое для индуцирования перехода в изотермических условиях (рис. 7). Это объясняется тем, что в процессе изотермического перехода при данной температуре сплав поглотает энергию из окружающей среды в виде скрытой теплоты перехода; в адиабатическом же процессе при той же начальной температуре переход осуществляется только за счет энергии поля. Влияние термомагнитного циклирования в адиабатических условиях на параметры перехода АФМ-ФМ в сплаве Ре1?1] проявляется в полях вьае предельного.

Впервые экспериментально исследованы температурные зависимости изменения температуры сплава РеЙ1 при адиабатическом индуцировании в нем магнитного фазового перехода I рода антиферромагнетизм - ферромагнетизм одноосными растягивающими напряжениями. Найдено, что приложение напряжения вблизи критической температуры перехода приводит к охлаждению сплава, а снятие напряжения -к его нагреву (рис. 9). Максимальное понижение температуры закаленного сплава Ре^ЯЬ^ при приложений напряжения ~5»109 дин/см2 достигает значений ~5 К, которые также следует считать гигантскими в сравнении с эластокалорическим эф$ектом (эффектом Джоуля), например, в стальной проволоке, составлявшим -0.16 К при напряжении ?*109 дин/см2 [16]. Из данных измерений эластокалори-ческого и магнитокалорического эффектов сделан вывод об аномально вьсоком изменении энтропии сплава РеШ1 при переходе А4М-4М.

Температурные зависимости магнитокалорического (и эластокало-рического) эффекта в сплаве РеГО* в области критической температуры перехода АФМ-ФМ при приложении поля (растягивающего напряжения) сдвинуты относительно таковых при снятии поля (напряжения) , что связано с наличием термического гистерезиса перехода.

В таблице 1 приведены критические температуры Т^, изменения энтропии ДБО"^) при переходе АФМ-ФМ в сплаве Ре<9№5) в различных магнитных полях а отношения Л5>(Т^/Т^, определенный по экспериментальной Э-Т диаграмме (рис. 6). Отношения Д5(Тк{1)/Тк}{ практически не зависят от Т^ и близки к изменениям коэффициента электронной теплоемкости Ау » АБМ/Т, полученньм другими автора-

ми по данным измерения низкотемпературной теплоемкости и на ос нове расчетов зонной структуры сплава РеРЬ. Отсюда следует, чз изменение общей энтропии сплава РеИЬ при переходе антиферрома! нетизм - ферромагнетизм обусловлено в основном изменением ег электронной энтропии. Этот результат свидетельствует о ток, чт решающую роль при переходе АФМ-ФМ в сплаве РеШ1 играет изменеш электронной части энтропии. Райее этот вывод был сделан на оснс ве косвенных вычислений изменения энтропии сплава РеЯЬ и ег псевдобинариых вариантов по уравнению Клапейрона-Клэузиуса С81 на основе анализа кривых намагничивания сплава РеКЬ в сильт импульсных магнитных полях [103. В настоящей работе этот выве сделан на основе прямого определения изменения энтропии одного того же сплава РеИЬ по данным измерений теплоемкости и магните калорического эффекта.

В пятой главе дана феноменологическая модель перехода АФМ-й в сплаве Ре№.

Из полученных в работе экспериментальных данных по температу рным зависимостям теплового расширения и модуля Сига расчитан температурная зависимость разности магнитоупругих энергий сплаЕ "Ре49ЯЬ61 в антиферромагнитном и ферромагнитном состояниях Д2иу.

Производная -<1(Д2)"У/йТ в непосредственной- близости критически температуры перехода АФМ-ФИ Тк в ферромагнитной области тепмера тур, определяющая магнитоупругий вклад в изменении энтропи сплава при переходе, составляет (ДБ)** = 9.42-103 эрг/г-К, что более чем на порядок меньше значений А5Н, АБ^ и ДБ0, определеь ных экспериментально. Таким образом, магнитоупругое взаимодейст вие не играет решающей роли при переходе АФМ-ФМ в сплаве Ре!?}1.

Оцененная путем численного интегрирования с шагом 0.1 К заы симости Б(Т) (в отсутствии поля) разность свободных эиерги! сплава в ферро- и антиферромагнитном состояниях составляет п{ критической температуре перехода АФМ-ФМ ДР = - (18±5) -Ю5 эрг/г что соответствует даннш работы [101.

Базой при построении теоретической модели перехода АФМ-ФМ сплаве Ре1?Ь послужили следующие экспериментальные факты. Велич: ны магнитокалорического и эластокалорического эффектов в эте сплаве в области перехода достигают гигантских значений. Э" свидетельствует о резкой зависимости энтропии сплаьа в облаг

1ерехода от магнитного поля и от напряжения, а, следовательно, тг намагниченности и параметра кристаллической решетки. Из данных работы (101 следует, что разность свободных энергий сплава Ре!?Ь в ФМ и ЛФМ состояниях зависит от температуры как

^ = ли0 - Т®Лг/2, (3)

где &ио - разность внутренних энергий сплава при 0 К, Ау = -- 7А ~ разность коэффициентов электронной теплоемкости. Установлено также, что переход АФМ-ФМ в сплаве РсШ1 происходит при не котором критическом значении параметра решетки а^. Основываясь на этих сведениях, часть свободной энергии сплава, зависящая от намагниченности подрешеток Мл и Мв. параметра кристаллической решетки а и температуры, представлена в виде

(к + СТ2)(а - (4)

Здесь свободная энергия разложена в ряд по степеням величины (а- а^ вблизи критического значения параметра ак- Температурно

зависящий коэффициент а + <;Т2 учитывает линейную зависимость от температуры скачка энтропии при переходе. Изменение свободной энергии при переориентации магнитных подрешегок учитывается множителем (МА М^.

Кроме того, при рассмотрении перехода учтена упругая энергия ру»р , [УЕ^а-а/]^ (3)

где Ер и а^. - равновесны» значения модуля Шга и параметра решетки при температуре Т.

Таким образом, свободная энергия объема V сплава вблизи критического значения параметра решетки может быть записана в виде

Р = [УЕ^а-а/уЦ - М^, (6)

где

р - я ♦ <Т3- (7)

Соотношение (Б) совладает с предложенньм Киттелем [23 для магнитных фазовых переходов I рода с тем только различием, что в нашем случае р зависит от температуры в соответствие с {7).

Следуя Киттелю, равновесное значение а найдено из соотношения

{А?/<1а)т а [УЕ^а-зр]/^ - РУ(МД М^ - 0, (8)

откуда

а « Зу * (ра^МА Мц)]/^. (9)

Тогда в точке перехода

ай = - р^Р/Еу. % = а, ♦ р4ма/Ег. (10) а изменение параметра решетки при переходе

Да = а^ - ад = гргфР/Ег (11)

Из втого соотношения иогко вычислить значение р:

р - <12>

Подставляя (9) в (о), получим

Р/У «= - [р^Йд *%)2]/2Ет " * V3Мв> =

- Г 4 =1мд Й^/гЕг - (а<Г2)(ат-ак)(МА М^. (13) откуда свободная энергия сплава в АФМ и ФМ состояниях

Рд/У = - гф>аМ4/2Ет - р(аг-ак)М2. (14)

^/У = - - р{ат-ак)М2. (15)

а разность свободных энегрий в ФМ и АФМ состояниях при темпера туре перехода

КТ/\ = - 2р(ат-а1с)М2. (16)

Пользуясь термодинамическим соотношением 5 = -(ЭР/ЗТ)р, найдем при температуре перехода энтропии сплава в АФМ состоянии

= Ь ♦ 2 (а.сфм4 - -

- 2СГк(ат-а11)М2 - Ма. (17)

энтропию сплава в ФМ состоянии

= -Цц^СГ^М* *• 2 ♦

(18)

ат

и изменение энтропии сплава при переходе АФМ-ФМ*

« (Эф-Б^/у = гм^гст.Ох-3^ * (19)

Теперь на основе известных экспериментальных данных моею вь числить значение

< - [(АБ/УАа) - (Е1Д/ат)1/2МаТ(1. (20)

где ^ = (1/атХЗат/ЗТ) - равновесное значение коэффициента линейного теплового расширения.

Оценим ¡¡¿¡лев электронный (&5)м и реээточной (ДБ)*1®3 Еклглы а изменение общей энтропии сплава при переходе. Для этого оагагаом

„ ^ + йЗ1^. (21)

Из (19) следует

ДЭМ/У > '«О^ау-гдТ,,; (22)

Д5^/У - 2(^.4'. (23)

Таким образов в развиваемо?! феноменологической кололи учет изменения электронной части энтропии осуществляется с псдааьв коэффициента С-

Оценим изменение коэффициента электронной тспяоешостз сялззз при переходе. Считая - ТДу, ¡тз (22) имеем

Д Г = 4С («у^А (24)

Рассмотрим также влияние гидрсстаткчгсгсого давлешя и штатного поля на критическую температуру перехода. Уравнение ГСлапсй-рона-Клаузиуса для переходов I рода дгэт

ЭТК _ У(Да/ат) ¿а/а7

8Р~ = ' Д(ЗР/ЭТ)р " Д5/У ' Используя (11) и (19), отсюда имеем

ат/эр = (гса^т^3 * р^г1. (28)

Из магнитного уравнения Клапейронэ-Клзугоусз

ЗТ. А(МУ) 2М

(25)

ан ца*р;ат)р дз Д5/У

имеем

ЭТ. гауИ

(27)

(28)

ЗН " (г^Т^* * &а Связь магнитокалорического в элэстокаяоричосхото эффектов с модельными параметрами дается соотнсагнису

ДТ = 2МгТж[2С(ат^Тв * рщУсА. ( 29)

Расчитанньв по предложенной модели значения основных термом-, намических параметров перехода хоровю согласуются с полученный в настоящей работе эксперииенгалшдай данными и с данньми других авторов.

Таким образом, основнш механизмом перехода антиферромагнетизм - Ферромагнетизм в сплаве РеРЯ является изменение зязктрси-•юй структуры при критическом значении гйрзмэтрз реевткя, кото-

рог сопровождается резким изменением электронной чзгто энтропии.

Малая величина изменения энтропии, связанного с? изменением иапштоупругой энергии при переходе, указывает на то, что инверсия обменных параметров за счет зависимости их от параметра решетки, которая предполагается в теории Киттеля, не является причиной перехода АФМ-ФМ в сплаве Ре№. Определяющим фактором здесь следует считать изменение электронной структуры при критическом значении параметра решетки. Скачок параметра решетки и теплового расшрения при Тк обусловлен зависимостью электронной структуры сплава от параметра решетки.

Шестая глава посвящена исследованию эффективности применения перехода антиферромагнетизм - ферромагнетизм в сплавах Рс-№ для магнитного и механического охлаждения.

Разработаны принципиальные схемы магнитного и механического охлаждения, основанные на магнитном фазовом переходе I рода антиферромагнетизм - ферромагнетизм в сплавах Ре-№.

В предположении изотермичности перехода АФМ-ФМ построены модельная Б-Т проекция Б-Т-Н поверхности и модельная Э-Т проекция Б-Т-^ поверхности сплавов Ре-Шг, на основе которых получены соотношения, необходимые для анализа эффективности применения этих сплавов в качестве рабочего тела магнитных и механических теплового касоса в холодильной машины. В частности, выведена формула для расчета температурной зависмости предельного магнитного поля

Н/0--Д-

1 - «ф

"Г—

ФО ФО

(30)

где Т^ - критическая температура перехода в отсутствие внешнего воздействия, А ■ | ЭТ^ЗН |, С^ в С^ - теплоемкости сплава в ферромагнитной в еитифгрромаггатном состояниях. Хорошее соответствие между раСчитанныф по этой формуле с использованием экспериментальных данных, полученных в настоящей работе для сплава Ге4дЮ)м, чвеленньки значениями Нц и значениями, полученньы на основе анализа полевых зависимостей магнитокалорического эффекта при различных температура* (рис. 7), свидетельствует о правильности выбранной методики расчета и доказывает правильность выдвинутой в настоящее работе концепции предельного поля. Выведена формула для расчета температурной зависмости предельного растя-

гивашего напрягенкя фа как напряжения, необходимого для индуцирования перехода АМММ во есс-м обьемэ сплава в адиабатических

условиях:

1 - сгр

—--с-50"

(31)

где В * |ЭТ/ЭД.

Построены теоретические циклы мзгнитного и механического теплового насоса а холодильной машины, основанные на поглощении скрытой теплоты перехода АФМ-ФМ в сплавах Ре-Ш1 и на индуцировании этого лерэхода магнитным полем и растягивавшими напряхенкя-Получены расчетнш фзрмуш и проведены численныэ оценки отопительного и холодильного коэффициента этих циклов.

По окслоршеотаЯьно определенным магнитным энтропийно-темпе-ратуркш диаграммам сплава Ре<д№5{ получены численныэ значения холодильного (с) и отопительного (р) коэффициентов реальных магнитных холодильных и теплонасосных циклов. Высокие значения этих коэффициентов (е = 30 + 54 в поле 25 уЗ} выдвигают сплавы системы Ре-Ш* в ряд наиболее перспективных хладоагентов магнитных тепловых насосов и рефрижераторов. Хорошее соответствие этих значений с полученными расчетно-теоретическим путем свидетельствует о достоверности выдвинутых в данной главе физических положений и о соответствии выявленных на их основе закономерностей с закономерностями реально протекающих при рассматриваемом способе преобразования теплоты процессов.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

1. На основе анализа литературы установлено, что причинами несоответствия между существующими моделями.перехода АФМ-ФК в сплавах Ре-[?Ь и экспериментальными данными являлось значительное расхождение последних, обусловленное крайней чувствительносты» свойств образцов сплавов Ре-№ к их предыстории, и отсутствие достаточно полного набора данных для образцов одного состава.

Поэтому для надежного сопоставления результатов различных измерений и интерпретации их в рамках той или иной модели практически все исследования в настоящей работе проведены на образцах одного и того же сплава - Ре49Ш15,.

2. В области 1233 -1371 К обнаружены немонотонньв (независяще от температуры) изменения электросопротивления сплава РеШ1,

связанныэ согласно диаграмм состояния системы Fe-Rh с началом структурного перехода оцк-гик. Показано, что только закалки образцов из этой области тошергтур приводят к очень резкому, почти изотермическому переходу АФМ-ФМ. На основе результатов закалочных экспериментов сделан вызод о том, что зародышами, на .которых происходит развитие перехода антиферромагнетизм - ферромагнетизм I рода в сплавах Fe-Rh, являются зерна гик фазы. Образцы, прошедшие одинаковую термообработку, обладают практически одинаковыми параметрами перехода.

3. Проведены комплексны? исследования магнитных, электрических, механических, тепловых, магнитотепловых и упруготепловых свойств образцов сплава Fe-Rh одного и того se состава вблизи эквиатомного, имеющих одинаковую предьсторию. Дана термодинамическая трактовка наблюдаемых явлений.

4. Обнаружены гигантский магнитокалорический и эластокалори-ческий эффекты в исследованном сплаве.

5. Определено изменение энтропии при индуцировании перехода антиферромагнетизм - ферромагнетизм в сплаве FeRh под воздействием температуры, магнитного поля и растягивающего напряжения.

6. Предложена феноменологическая модель перехода АФМ-ФМ в сплаве FeRh, учитывающая изменение электронной части свободной энергии. Эксперимент алы ¡из данньв, полученныг в работе, хорошо согласуются с расчетами, выполненными, на основе этой модели.

7. Построена термодинамическая теория охлаждения, основанного на индуцировании перехода АФМ-ФМ в сплавах Fe-Rh магнитным полем в растягивающим напряжением. Расчеты эффективности такого преобразования тепловой энергии, вьлолненные на основе этой теории, удовлетворительно согласуются с полученньми в работе экспериментальной данньиа и предсказывают вьсокую эффективность использования этого перехода, превосходящую известные аналоги. Сплавы Fe-Rh предложены в качестве рабочего тела магнитной холодильной

ЦЯЧ1ИНУЛ.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Кузьмин Е.В.. Петраковский Г.А.. Завадский Э.А. Физика маг-нитоупорядочешшх веществ. - Новосибирск: Наука. -1976. -288 С.

2. Kittel С. Model of Exchange-Inversion Magnetization Phys. Rev. -1980. -V. 120. fc 2. -P- 335-342.

3. Kuiikov К. I. Kulatov E.T.. Vinokurova L. I.. Pardavl-Horvat-h M. Electronic band structure and magnetlc ordered In FeRh //

J.Phys.F:Metal Phys.-1982.-V. 12.-P.L91-LR3.

4. Веселаго В. Г.. Винокурова Л. И.. Власов А. В.. Кулатов Э. Т., Куликов Н. И., Пономарев Б. К.. Пардави-Хорват М., Сзгоян Л. И. Неустойчивость магнитных состояний в упорядоченных хэлезо-платиновых и железородиевых сплавах v/ Труды ИОФ АН СССР.-1983.-Т. 3. -С. 34-59.

5. Fallot И. et Hocart R. Sur l'apparition du ferromagnetisme par eluvatlon de temperature dans des alliages de fer et de rhodium//Rev.Sci. -1939. -V. 77. -P. 498-500.

6. McKinnon J. В.. Melville D. and Lee E.W. The antlferromagnetic - ferromagnetic transition on iron - rhodium alloys // J.Phys.С: Met.Phys. -1970.-Suppl.V.3. № 1.-P.40-58.

7. Rlcodeau J. A. and Melville D. Model of the antiferromagnetic-ferromagnetic transitions in FeRh alloys//J.Phys.F: Met. Phys. -1972. -V. 2. -P. 337-350.

8. Tu P., Heeger A. J.. Kouvel J. S. and Comly J. B. Mechanism for the first-order magnetic transition in the FeRh system// J. Appl. Phys. -1969. -V. 40. -P. 1368-1369.

9. Ivarsson J.. Pickett G. R. and Toth J. The electronic heat capacity of nearly stoichiometric ordered FeRh alloys//Phys. Lett. A. -1971. -V. 35. -P. 167-168.

10. Пономарев Б. К. Исследование перехода антиферромагнетизм-ферромагнетизм в сплаве FeRh в импульсном магнитном поле до 300 кэ//ЖЭТФ. -1972. -Т. 63. -Вып. 1(7). -С. 1S9-204.

11. Fogarassy В.. Kemeny Т.. Pal L. and Toth J. Electronic Specific Heat of Iron-Rhodium and Iron-Rhodium-Irldlum Alloys// Phys. Rev. Lett. A. -1972. -V. 29. -P. 288-291.

12. Баранов H. В. . Хлопкин M. H. Изменение электронной теплоемкости сплава (Fo.Ni)Rh при антиферро-ферромагнитном фазовом переходе под действием поля // ФТТ. -1990.-Т. 32, 'Л 8. -С. 25172520.

13. Wayne R. С. Pressuré dependence of the magnetic transitions in Fe-Rh alloys //Phys. Rev.-1968.-V.17Q. ft 2.-P.523-527.

14. Barclay J. A., Vheel-type magnetic refrigeralor//U.S. Patent fc 44084G3. Publ.October. 11. 1983.

15. Андреекко А. С.. Белов К. П.. Никитин С. А.. Тишин А. М. Нагни-токалорические эффекты в редкоземельных магнетиках // У ФИ. -1989. -Т. 158. -В. 4. -С. 553-579.

16. Сычев В. В. Сложные термодинамические системы // М. : Знерго-

атомиздат, 1988. -258 С.

ОСГОВНЬЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Кяликгулыэв Г.. Пынько В. Г., Аннаоразов М. П. О природе перехода АФМ-СМ в системе железо-родий// В кн.: Тезисы докладов V Междунар. конф. по гиромагнитннной электронике и электродинамика. -Вильнвс. -1880. -Т. 4. -С. 97-99.

2. Мялактульва Г., Аннаоразов Н.П., Тюрин А.Л., Мясников O.A. 0 природе необратимых изменений параметров превращения АФМ- ФМ в сплавах Fe-Rhs/Иэв. АН ТОТ. Сер. физ. -тех., хим. и геол. наук. -1983. 16 1.-C.S0-91.

3. Мялихгулыэв Г. Аннаоразов М. П., Тюрин А. Л., Мясников 0. А. Влияние многократного повторения превращения АФМ-ФМ в системе Fe-Rh на его параметрыМЗ кн.: Магнитоэлектрические, механические свойства и структура металлических и полупроводниковых материалов. -Ашхабад: МНО ТССР. -1984. -С. 72-78.

А. Тррин А. Д., Мяликгульвв Г., Аннаоразов М. П. Охлаждение при адиабатическом индуцировании перехода АФМ-ФМ в сплаве Fe-Rh иагнатньм полем // В кн.: Магнитоэлектрические, механические свойства и структура металлических и полупроводниковых материалов. -Аахабад: МНО ТССР. -1984.-С. 48-50.

5. Мяликгулыэв Г., Аннаоразов М. П.. Тюрин А. Л.. Асатрян К. А. Технология изготовления рабочих элементов термомагниткого двигателя на сплавах хелезо-родий // Изв. АН ТССР. Сер. фаз.-техн. .хим. и геол. наук. -1983. -й 2. -С.23-й.

6. Мяликгульвв Г., Аннаоразов U. П., Тюрин А. Л., Асатрян К. А. Температурные зависимости электросопротивления, термоэдс, намагниченности и криаыэ намагничивания сплава железо-родий //Изв. АН ТССР. Сер. физ. -тех. .хим. и геол. наук. -1983. fe 1. -С. 77-81.

7. Мяликгульвв Г., Аннаоразов М. П., Тюрин А. Л., Асатрян К. А. С критическом поле перехода АФМ-ФМ в сплаве железо-родий // Е кн.: Тезисы II Всес. семинара "Магнятныэ фазовыэ переходы t критические явления".-Махачкала, 1989.-С.109.

8. Мяликгулыэв Г.. Аннаоразов М. П.. Тврин А. Л.. Асатрян К. А. Изменение энтропии сплава железо-родий при переходе антифер-роиагнетизм-ферроиагнеткзм/'/В кн. "Влияние фазовых превращений на структуру, электрические, магнитные и механически« свойства металлическая и полу проводниковых материалов". -Аш-

- т -

хабад.: MHO ТСС?» 1Й9.-С.4-7.

9. Тсрин А. Л.. Ашаоразоз ЯП.. Лсатрян К. А. Расчет кпд рабочих циклов термсмагнитлого двигателя us нагнитнсм фазовом переходе первого рода а^ггй5еррсдагиоТйзм-ферронагнетизм//1'Ьв. АН ТССР.Сер.физ. -тех. ,хйй.й геол.наук.-1989.W.-C.31-41.

10. Nikitin S.A., Myalikgulyev б.. Tishin A.M.„ Annaorazov M.P.. Asatryan К. A. and Tyurin A. L. the magnetocalorio effect In FeRh compound//Phys. Lett. A. - 1930. -V. 148. S 6, 7. -P. 3S3-303.

11. Аннаоразов M. П., Асатрян К.А., Никитин С.А., Тюрин А.Л. Охлаждение сплава FcRh в результате адиабатического.индуцйро-вания в нем перехода АФМ - Ш магнитным полем // Тезисы XIX Всес. конф. по физ. магн. явлений.-Ташкент, 1991.-Ч. 3.-С. 66.

12. Никитин С. А.. Аннаоразов М.П.. Тишин А.М.. Тгрин А.Л. Асатрян К. А. Использование фазового перехода антиферромагнетизм-ферромагнетизм в сплавах Fe-Rh для магнитного охлаждения /у Письма в Ш. -1991. -Т. 17. -В. 12. -С. 38-42.

13. Асатрян К. А.. Мяликгулыев Г.. Аннаоразов М. П., Тсрин А. Л. Теплоемкость сплава железо-родий у/ Тезисы I Республ. меаву-зовской конф. "Актуальные проблемы физики твердого тела, радиофизики и теплофизики".-Ашхабад, 1991. -С. 117-118.

14. Тсрин А. Л., Аннаоразов М. П., Мяликгулыев Г., Никитин С. А. Влияние одноосных растягивавших напряжений на переход АФМ-ФМ в сплавах железо-родий//В кн.: Тезисы I Республ. межвузовской конф. "Актуальные проблемы физики твердого тела, радиофизики и теплофизики.-Ашхабад, 1991.-С. 121-122.

15. Мяликгулыев Г.. Никитин С. А. . Аннаоразов М. Л.. Тврин А. Л.. Тишин А. М., Асатрян К. А. Рабочее тело магнитной холодильной машины/''А. с. СССР fe 1746162. Опубл. БИ ft 25, 1992.

16. Мяликгульев Г.. Никитин С. А.. Аннаоразов М. П., Тврин А.Л.. Тишин А. М.. Асатрян К. А. Рабочее тело магнитной' холодильной мааины // Заявка на изобретение № 4945775/23 от 07.05.91. По заявке получено положительное решение..

17. Annaorazov М. P.. Asalryan К. Д.. Myalikgulyev G., Nikitin S.A.. Tishin A.M. and Tyurin A.L. The alloys of Fe-Rh system as a now class of varking material for magnetic refrigera-tors//Cryogenics.-1992.-V.32. № 10.-P.867-872.

18. Акопян С. A., Аннаоразов M. П., Мындыэв Р. В., Никитин С. А , Тврин А. Л. Индуцирование перехода антиферромагнетизм-ферромагнетизм в системе Fe-Rh одноосными растягивашшми напряжения-

ми/уТезисы XIII Всес.школы-семинара "Новыэ иагнитньв материалы микроэлектроники". -Ч. 2. -С. 135-138. -Астрахань, 1992.

19. Nikitin S. A.. Myalikgulyev Q., Annaorazov М-Р. .Tyurin A.L.. Myndyev R. V., Akopyan S. A. Giant elastocaloric effect in FeRh alloy//Phys.Lett. A.-1992.-V. 171. ft 3. 4.-P.234-236.

20. Аннаоразов M. П., Мяликгульвв Г., Тюрин A. Jl., Асатрян К. А., Никитин С. А., Ловлетов А. К. Теплонасосныэ и холодильнье циклы на основе перехода АФМ-ФМ в сплавах Fe-Rh.I.Теплонасосныэ циклы/хИзв. АН Туркменистана. Сер. фкз. -тех. .хим.и геол. наук. -1993. № 2.-С.35-46.

21. Аннаоразов М. П., Мяликгулыэв Г., Никитин С. А., Тюрин А. Л. Циклы эластокапорического теплового насоса и холодильной машины, основаннье на переходе АФМ-ФМ в сплавах Fe-RhMtoB. АН Туркменистана. Сер. физ. -тех.. хим. и геол. наук.-1993. № 4.-С.У6-Л5;

22. Nikitin S. A.. Annaorazov И. P.. Bodryakov V.Yu.. Tyurin A.L. The Giant Anomalies in Young's Modulus and Intrinsic Friction of FeRh Alloy above the AFM-FM Transition Point //Phys. Lett. A. -1993. -V. 178. ft 3. i. -P. 275-278.

23. Аннаоразов M. П., Мяликгульвв Г., Тюрин А. Л., Асатрян К.А., Никитин С.А., Ловлетов А.Х. Теплонасосныэ и холодильнье циклы на основе перехода АФМ-ФМ в сплавах Fe-Rh. И.Холодильные циклыМ^зв. АН Туркменистана. Сер. физ. -тех. .хим. и геол. наук. -1093. К 3.-С.57-44.

24. Аннаоразов М.П., Никитин С,А., Тюрин A.JI., Асатрян К.А., Ловлетов А. X. Аномальное изменение энтропии сплава FeRh при переходе АФМ-ФК/уВ кн.-. Тезисы II Рсспубл. кэявузовской конф. "Актуальные проблемы физики твердого тела, радиофизики и теплофизики. -Ашхабад, 1993, -С. 5 5-5в.

25. Аннаоразов М.П., Никитин С.А., Тюрин A.Ji., Асатрян К.А., До-влетов А. X. _ Феноменологическая модель перехода АФМ-ФМ в сплаве FeRh ss В кн.: Тезисы II Республ. межвузовской конф. "Актуальньв проблемы физики твердого тела, радиофизики и теплофизики.-Ашхабад, 1993.-С.'57-53.

2Б. Annaorazov М.Р., Bodryakov V.Yu., Nikitin S.A.. Myalikgulyev Q.. Tyurin A. L Properties of FeRh alloy above transition AFM-FM ss 38th' Annual conf. "Magnetism & magnetic cater ials'V Minneapolis) Minnesota, ^R-16. 1^3

Рис. 1. Температурная зависимость электросопротивления отоя-женного при 1273 К в течение 72 часов и медленно охлажденного образца сплава Ре,аКЬй,: вао - нагрев; ооо - охлаждение.

Рис. 2. Температурные зависимости намагниченности закаленного хЗразца сплава Ре49Ш1я в полях 0,1 (1), 0,3 (2), 0,5 (3), 0,7 4) и 1 (5) кЭ.

Рис. 3. Температурньв зависимости теплового расширения отожженного (•••) и закаленного (ооо) образцов сплава Fe.-Rh...

Рис. 4. Температурньв зависимости электросопротивления сплав при отсутствии нагрузки (ооо) и под действием одноосных растягивающих напряжений 0.55 (&дд). 1.51(аи), 2.38 (туу). 3.3 (<хх>). 4.33 (м>&) в 5.29 («з«), Ю'дин'см3.

Рис. 5. Температурныэ зависимости магнитокалорического эффекта для закаленного образца сплава Fe<gRh61 в полях 3 (•), 5 (▼), 7 (*), 9 (л). 11(0), 13(»), 15(а), 17 (а), 19 (»), 21 (о), 23

(♦) и 25 (v) кЭ. Нижние кривыэ получены при вносе образца в по-

Ркс. 6. Температурные зависимости энтропии закаленного образца сплава Pc49Rhfil в отсутствие поля (—) и в полях: 3 (•), 5

О. 7(*), 9 (л), 11 (с), 13(с>), 15 (■), 17 <о), 19(<>). 21 (о), 23 (♦) и 25 (v) кЭ.

при адиабатическом увеличении поля (1), адиабатическом умены нии поля (2) и изотермическом увеличении поля (3). Кривая 4 предельное поле перехода Нп, рассчитанное по формуле (30).

Рис. 8. Полевыа зависимости иагннтокалорического эффекта д закаленного тердамагштноциклированного образца сплава Ре491Ш1 про различных температурах: гайние кривые - приложение поя верхние - снятеэ поля.

Рис. 9. Температурные зависимости эластокалорического эффекта в сплаве Fe4gRhsl при растягиваших напряжениях 56(a). 151 (а),

233 (v). 336 (->). 433 (t>) и 529 (<]). Ю7 дин/см3. Нижние кривые получены при приложении напряжения, верхние - при снятии.

Таблица 1.

н. W.Hi'V

кЭ К 10*эрг/г*К эрг/т *Ка

0 315.6 12.58 399

3 312.8 12.47 399

5 311.0 12.37 398

7 309.0 12.26 397

9 307.2 12.21 398

11 305.3 12.15 398

13 303.4 12.05 397

13 301.6 11.94 396

17 299.7 11-88 338

19 297.8 11.80 398

21 295.9 11.71 396

23 294.0 11.62 395

.25 292.1 11.56 398