东北大学材料考研(东北大学材料考研分数线)



东北大学材料考研,东北大学材料考研分数线

对于磁性材料,在相变温度附近,磁有序的变化导致了绝热过程中的温度变化。因此,通过热交换,磁热效应(MCE)可用于制冷替代传统的蒸汽压缩制冷。这些磁热系统的一个共同特征是,磁有序变化的同时伴随着晶体对称和/或晶格参数的变化,这就是所谓的一级磁相变(FOMPT),大多数稀土(R)基金属间化合物,如RGa、R5Si3、R4Sb3、R3Al2,仅表现出二级磁相变(SOMPT)。理想的磁热材料应位于FOMPT和SOMPT的边界处,同时具有巨磁熵变化和无磁滞现象。近年来,已进行了部分相关研究,但对于六方结构的R2In合金(R=轻稀土元素)的相变问题却鲜有人关注。Sm2In的磁化率最大值在145K处,具有非常弱的磁滞现象。与在R2In合金(R为重稀土元素)中观察到的二阶磁相变相反,Nd2In和Pr2In相的超精细场在居里温度(Tc)时不连续地消失。在目前的实验中,对这两相的不连续性和磁相变的研究很少。

东北大学的研究人员对Nd2In和Pr2In合金的结构和磁相变进行了分析。在相变过程中,未发现Nd2In的体积变化。在磁致伸缩的情况下,在比热曲线上观察到了具有类λ峰的场致超磁性。这种相变性质位于SOMPT和FOMPT之间的边界处,从而产生了理想的非迟滞巨MCE。相关论文以题为“Unconventional metamagnetic phase transition in R2In (R=Nd, Pr) withlambda-like specific heat and nonhysteresis”发表在Journal of Materials Science& Technology。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.05.055

R2In(R=Nd, Pr)锭均以典型的P63/mmc六角形Ni2IN型结构结晶,这与除Eu2In和Yb2In外的其他R2In相同。Nd2In的晶格参数细化为a=5.491(3),c=6.856(4),Pr2In的晶格参数细化为a=5.528(6),c=6.878(1)。在0.05T冷却过程中,磁化大幅增加,表明PM调频相变发生在Nd2In 107K和Pr2In 57K时,后一个驼峰分别在Pr2In 53K和Nd2In 38K观察到,这与先前的报道一致。在7T冷却和加热过程中,随温度变化的磁化体仍然相互重叠,没有滞后现象。但随着温度的进一步降低,在低场观测到的驼峰演变为M-T曲线上的阶跃。

图 1 Nd2In和Pr2In合金与Nd2In相的XRD衍射谱以及Nd2In晶格参数和单元体积随温度的变化

图2 Nd2In和Pr2In合金在(a)0.05T和(b) 7t下加热和冷却过程中的温度依赖性磁化曲线

图 3 (a, d) Nd2In和Pr2In合金在Tc附近的等温磁化曲线;(b,e)场依赖的dM/dμ0H曲线;(c, f) Arrot曲线

图 4 比较了Nd2In和Pr2In合金在5T(实心符号)和7 T(空心符号)磁场变化时的温度依赖

(a)磁熵变化和(b)绝热温度变化

综上所述,本文研究了Nd2In和Pr2In的相变,发现它们的相变介于一级和二级之间。几乎没有出现任何滞后现象,也没有出现单元体积变化。同时,场致超磁效应表现为类λ比热峰。对于7T的磁场变化,Nd2In和Pr2In合金的巨磁熵变分别为13.2 J/(kg·K)和19.5 J/(kg·K),绝热温度变化分别为6.5K和7.4K,这是由以450ppm的高饱和磁致伸缩为代表的强磁弹性耦合所致。这种特性被认为是来自离域的5d电子,由相变引起的负磁电阻证明了这一点。本文对磁热材料的研究提供了理论基础。 (文:破风)

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