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一级磁结构相变材料Mn0.6Fe0.4NiSi0.5Ge0.5和Ni50Mn34Co2Sn14的磁热效应与磁场的线性相关性

张虎 邢成芬 龙克文 肖亚宁 陶坤 王利晨 龙毅

一级磁结构相变材料Mn0.6Fe0.4NiSi0.5Ge0.5和Ni50Mn34Co2Sn14的磁热效应与磁场的线性相关性

张虎, 邢成芬, 龙克文, 肖亚宁, 陶坤, 王利晨, 龙毅
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  • 磁熵变(△SM)与磁场(0H)的相关性已在很多二级相变材料中被研究并报道,但一级相变材料的磁热效应与磁场相关性还少有报道.本文在具有一级磁结构相变的Mn0.6Fe0.4NiSi0.5Ge0.5材料中研究发现△SM与0H存在线性相关性,并通过麦克斯韦关系式的数值分析详细讨论了这一线性相关性的来源.同时,进一步发现在低磁场时,△SM近似正比于0H的平方.该线性相关性同样在一级磁结构相变Ni50Mn34Co2Sn14材料中得到了印证.但由于一级磁弹相变LaFe11.7Si1.3材料相变温度具有更强的磁场依赖性,不具有△SM的线性相关性,因此,本研究表明,当磁结构相变材料的相变温度具有弱磁场依赖性时,△SM与0H具有线性相关性.进而,在磁场未达到相变饱和磁场以下,利用△SM与0H的线性相关性可以有效推测更高磁场下的△SM.
      通信作者: 张虎, zhanghu@ustb.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51671022,51701130)、国家重点研发计划(批准号:2017YFB0702704)、北京市自然科学基金(批准号:2162022)和佛山市科技计划(批准号:2015IT100044)资助的课题.
    [1]

    Smith A, Bahl C R H, Bjrk R, Engelbrecht K, Nielsen K K, Pryds N 2012 Adv. Energy Mater. 2 1288

    [2]

    Moya X, Kar-Narayan S, Mathur N D 2014 Nat. Mater. 13 439

    [3]

    Shen B G, Hu F X, Dong Q Y, Sun J R 2013 Chin. Phys. B 22 017502

    [4]

    Zheng X Q, Shen J, Hu F X, Sun J R, Shen B G 2016 Acta Phys. Sin. 65 217502 (in Chinese)[郑新奇,沈俊,胡凤霞,孙继荣,沈保根 2016 物理学报 65 217502]

    [5]

    Zhang H, Shen B G 2015 Chin. Phys. B 24 127504

    [6]

    Franco V, Conde A 2010 Int. J. Refrig. 33 465

    [7]

    Zhang D K, Zhao J L, Zhang H G, Yue M 2014 Acta Phys. Sin. 63 197501 (in Chinese)[张登魁,赵金良,张红国,岳明 2014 物理学报 63 197501]

    [8]

    Tegus O, Brck E, Buschow K H J, de Boer F R 2002 Nature 415 150

    [9]

    Liu J, Gottschall T, Skokov K P, Moore J D, Gutfleisch O 2012 Nat. Mater. 11 620

    [10]

    Pecharsky V K, Gschneidner Jr K A 1997 Phys. Rev. Lett. 78 4494

    [11]

    Liu E K, Wang W H, Feng L, Zhu W, Li G J, Chen J L, Zhang H W, Wu G H, Jiang C B, Xu H B, de Boer F 2012 Nat. Commun. 3 873

    [12]

    Shen J, Li Y X, Sun J R, Shen B G 2009 Chin. Phys. B 18 2058

    [13]

    Zhang H, Shen B G, Xu Z Y, Zheng X Q, Shen J, Hu F X, Sun J R, Long Y 2012 J. Appl. Phys. 111 07A909

    [14]

    Zhang H, Shen B G, Xu Z Y, Shen J, Hu F X, Sun J R, Long Y 2013 Appl. Phys. Lett. 102 092401

    [15]

    Franco V, Blzquez J S, Ingale B, Conde A 2012 Annu. Rev. Mater. Res. 42 305

    [16]

    Zheng X Q, Shen B G 2017 Chin. Phys. B 26 027501

    [17]

    Wang Y X, Zhang H, Wu M L, Tao K, Li Y W, Yan T, Long K W, Long T, Pang Z, Long Y 2016 Chin. Phys. B 25 127104

    [18]

    Oesterreicher H, Parker F T 1984 J. Appl. Phys. 55 4334

    [19]

    Franco V, Blzquez J S, Conde A 2006 Appl. Phys. Lett. 89 222512

    [20]

    Patra M, Majumdar S, Giri S, Iles G N, Chatterji T 2010 J. Appl. Phys. 107 076101

    [21]

    Franco V, Blzquez J S, Conde A 2006 J. Appl. Phys. 100 064307

    [22]

    Franco V, Blzquez J S, Milln M, Borrego J M, Conde C F, Conde A 2007 J. Appl. Phys. 101 09C503

    [23]

    Bonilla C M, Herrero-Albillos J, Bartolom F, Garca L M, Parra-Borderas M, Franco V 2010 Phys. Rev. B 81 224424

    [24]

    Casanova F, Batlle X, Labarta A, Marcos J, Maosa L, Planes A 2002 Phys. Rev. B 66 212402

    [25]

    Wei Z Y, Liu E K, Li Y, Xu G Z, Zhang X M, Liu G D, Xi X K, Zhang H W, Wang W H, Wu G H, Zhang X X 2015 Adv. Electron. Mater. 1 1500076

    [26]

    Tao K, Zhang H, Long K W, Wang Y X, Wu M L, Xiao Y N, Xing C F, Wang L C, Long Y 2017 Intermetallics 91 45

    [27]

    Liu G J, Sun J R, Shen J, Gao B, Zhang H W, Hu F X, Shen B G 2007 Appl. Phys. Lett. 90 032507

    [28]

    Giguere A, Foldeaki M, Gopal B R, Chahine R, Bose T K, Frydman A, Barclay J A 1999 Phys. Rev. Lett. 83 2262

    [29]

    Caron L, Ou Z Q, Nguyen T T, Cam Thanh D T, Tegus O, Brck E 2009 J. Magn. Magn. Mater. 321 3559

    [30]

    Li Y W, Zhang H, Tao K, Wang Y X, Wu M L, Long Y 2017 Mater. Des. 114 410

    [31]

    Pecharsky V K, Gschneidner Jr K A 1999 J. Appl. Phys. 86 565

    [32]

    Fldeki M, Chahine R, Bose T K, Barclay J A 2000 Phys. Rev. Lett. 85 4192

    [33]

    Sun J R, Hu F X, Shen B G 2000 Phys. Rev. Lett. 85 4191

    [34]

    Zou J D, Shen B G, Gao B, Shen J, Sun J R 2009 Adv. Mater. 21 693

    [35]

    Amaral J S, Amaral V S 2009 Appl. Phys. Lett. 94 042506

    [36]

    Amaral J S, Amaral V S 2010 J. Magn. Magn. Mater. 322 1552

  • [1]

    Smith A, Bahl C R H, Bjrk R, Engelbrecht K, Nielsen K K, Pryds N 2012 Adv. Energy Mater. 2 1288

    [2]

    Moya X, Kar-Narayan S, Mathur N D 2014 Nat. Mater. 13 439

    [3]

    Shen B G, Hu F X, Dong Q Y, Sun J R 2013 Chin. Phys. B 22 017502

    [4]

    Zheng X Q, Shen J, Hu F X, Sun J R, Shen B G 2016 Acta Phys. Sin. 65 217502 (in Chinese)[郑新奇,沈俊,胡凤霞,孙继荣,沈保根 2016 物理学报 65 217502]

    [5]

    Zhang H, Shen B G 2015 Chin. Phys. B 24 127504

    [6]

    Franco V, Conde A 2010 Int. J. Refrig. 33 465

    [7]

    Zhang D K, Zhao J L, Zhang H G, Yue M 2014 Acta Phys. Sin. 63 197501 (in Chinese)[张登魁,赵金良,张红国,岳明 2014 物理学报 63 197501]

    [8]

    Tegus O, Brck E, Buschow K H J, de Boer F R 2002 Nature 415 150

    [9]

    Liu J, Gottschall T, Skokov K P, Moore J D, Gutfleisch O 2012 Nat. Mater. 11 620

    [10]

    Pecharsky V K, Gschneidner Jr K A 1997 Phys. Rev. Lett. 78 4494

    [11]

    Liu E K, Wang W H, Feng L, Zhu W, Li G J, Chen J L, Zhang H W, Wu G H, Jiang C B, Xu H B, de Boer F 2012 Nat. Commun. 3 873

    [12]

    Shen J, Li Y X, Sun J R, Shen B G 2009 Chin. Phys. B 18 2058

    [13]

    Zhang H, Shen B G, Xu Z Y, Zheng X Q, Shen J, Hu F X, Sun J R, Long Y 2012 J. Appl. Phys. 111 07A909

    [14]

    Zhang H, Shen B G, Xu Z Y, Shen J, Hu F X, Sun J R, Long Y 2013 Appl. Phys. Lett. 102 092401

    [15]

    Franco V, Blzquez J S, Ingale B, Conde A 2012 Annu. Rev. Mater. Res. 42 305

    [16]

    Zheng X Q, Shen B G 2017 Chin. Phys. B 26 027501

    [17]

    Wang Y X, Zhang H, Wu M L, Tao K, Li Y W, Yan T, Long K W, Long T, Pang Z, Long Y 2016 Chin. Phys. B 25 127104

    [18]

    Oesterreicher H, Parker F T 1984 J. Appl. Phys. 55 4334

    [19]

    Franco V, Blzquez J S, Conde A 2006 Appl. Phys. Lett. 89 222512

    [20]

    Patra M, Majumdar S, Giri S, Iles G N, Chatterji T 2010 J. Appl. Phys. 107 076101

    [21]

    Franco V, Blzquez J S, Conde A 2006 J. Appl. Phys. 100 064307

    [22]

    Franco V, Blzquez J S, Milln M, Borrego J M, Conde C F, Conde A 2007 J. Appl. Phys. 101 09C503

    [23]

    Bonilla C M, Herrero-Albillos J, Bartolom F, Garca L M, Parra-Borderas M, Franco V 2010 Phys. Rev. B 81 224424

    [24]

    Casanova F, Batlle X, Labarta A, Marcos J, Maosa L, Planes A 2002 Phys. Rev. B 66 212402

    [25]

    Wei Z Y, Liu E K, Li Y, Xu G Z, Zhang X M, Liu G D, Xi X K, Zhang H W, Wang W H, Wu G H, Zhang X X 2015 Adv. Electron. Mater. 1 1500076

    [26]

    Tao K, Zhang H, Long K W, Wang Y X, Wu M L, Xiao Y N, Xing C F, Wang L C, Long Y 2017 Intermetallics 91 45

    [27]

    Liu G J, Sun J R, Shen J, Gao B, Zhang H W, Hu F X, Shen B G 2007 Appl. Phys. Lett. 90 032507

    [28]

    Giguere A, Foldeaki M, Gopal B R, Chahine R, Bose T K, Frydman A, Barclay J A 1999 Phys. Rev. Lett. 83 2262

    [29]

    Caron L, Ou Z Q, Nguyen T T, Cam Thanh D T, Tegus O, Brck E 2009 J. Magn. Magn. Mater. 321 3559

    [30]

    Li Y W, Zhang H, Tao K, Wang Y X, Wu M L, Long Y 2017 Mater. Des. 114 410

    [31]

    Pecharsky V K, Gschneidner Jr K A 1999 J. Appl. Phys. 86 565

    [32]

    Fldeki M, Chahine R, Bose T K, Barclay J A 2000 Phys. Rev. Lett. 85 4192

    [33]

    Sun J R, Hu F X, Shen B G 2000 Phys. Rev. Lett. 85 4191

    [34]

    Zou J D, Shen B G, Gao B, Shen J, Sun J R 2009 Adv. Mater. 21 693

    [35]

    Amaral J S, Amaral V S 2009 Appl. Phys. Lett. 94 042506

    [36]

    Amaral J S, Amaral V S 2010 J. Magn. Magn. Mater. 322 1552

  • [1] 郑新奇, 沈俊, 胡凤霞, 孙继荣, 沈保根. 磁热效应材料的研究进展. 物理学报, 2016, 65(21): 217502. doi: 10.7498/aps.65.217502
    [2] 郝志红, 王海英, 张荃, 莫兆军. Eu0.9M0.1TiO3(M=Ca,Sr,Ba,La,Ce,Sm)的磁性和磁热效应. 物理学报, 2018, 67(24): 247502. doi: 10.7498/aps.67.20181750
    [3] 蔡培阳, 冯尚申, 陈卫平, 薛双喜, 李志刚, 周英, 王海波, 王古平. Ni47Mn32Ga21多晶合金的磁熵变和磁感生应变. 物理学报, 2011, 60(10): 107501. doi: 10.7498/aps.60.107501
    [4] 张浩雷, 李哲, 乔燕飞, 曹世勋, 张金仓, 敬超. 哈斯勒合金Ni-Co-Mn-Sn的马氏体相变及其磁热效应研究. 物理学报, 2009, 58(11): 7857-7863. doi: 10.7498/aps.58.7857
    [5] 敬 超, 陈继萍, 李 哲, 曹世勋, 张金仓. 哈斯勒合金Ni50Mn35In15的马氏体相变及其磁热效应. 物理学报, 2008, 57(7): 4450-4455. doi: 10.7498/aps.57.4450
    [6] 杨静洁, 赵金良, 许磊, 张红国, 岳明, 刘丹敏, 蒋毅坚. 间隙原子H,B,C对LaFe11.5Al1.5化合物磁性和磁热效应的影响. 物理学报, 2018, 67(7): 077501. doi: 10.7498/aps.67.20172250
    [7] 孙晓东, 徐宝, 吴鸿业, 曹凤泽, 赵建军, 鲁毅. Tb掺杂双层锰氧化物La4/3Sr5/3Mn2O7的磁熵变和电输运性质. 物理学报, 2017, 66(15): 157501. doi: 10.7498/aps.66.157501
    [8] 霍军涛, 盛威, 王军强. 非晶合金的磁热效应及磁蓄冷性能. 物理学报, 2017, 66(17): 176409. doi: 10.7498/aps.66.176409
    [9] 王芳, 原凤英, 汪金芝. Mn42Al50-xFe8+x合金的磁性和磁热效应. 物理学报, 2013, 62(16): 167501. doi: 10.7498/aps.62.167501
    [10] 潘成福, 常虹, 钟伟, 都有为, 陈伟. La0.8-xCa0.2MnO3纳米颗粒的居里温度与磁热效应. 物理学报, 2001, 50(2): 319-323. doi: 10.7498/aps.50.319
    [11] 李养贤, 沈 俊, 胡凤霞, 王光军, 张绍英. Ce2Fe16Al化合物在居里温度附近的磁性和磁熵变. 物理学报, 2003, 52(5): 1250-1254. doi: 10.7498/aps.52.1250
    [12] 黄逸佳, 张国营, 胡风, 夏往所, 刘海顺. PrNi2的磁和磁热性能研究. 物理学报, 2014, 63(22): 227501. doi: 10.7498/aps.63.227501
    [13] 董雪, 张国营, 夏往所, 黄逸佳, 胡风. Dy3Al5O12磁热性质研究. 物理学报, 2015, 64(17): 177502. doi: 10.7498/aps.64.177502
    [14] 陈湘, 陈云贵, 唐永柏, 肖定全, 李道华. 一级相变磁制冷材料的基础问题探究. 物理学报, 2014, 63(14): 147502. doi: 10.7498/aps.63.147502
    [15] 张登魁, 赵金良, 张红国, 岳明. LaFe11.5Si1.5化合物氢化特性及稳定性的研究. 物理学报, 2014, 63(19): 197501. doi: 10.7498/aps.63.197501
    [16] 陈辉, 张国营, 杨丹, 高娇. 确定磁性体在绝热磁化过程中达到最高温度的方法. 物理学报, 2012, 61(9): 097501. doi: 10.7498/aps.61.097501
    [17] 李振兴, 李珂, 沈俊, 戴巍, 高新强, 郭小惠, 公茂琼. 室温磁制冷技术的研究进展. 物理学报, 2017, 66(11): 110701. doi: 10.7498/aps.66.110701
    [18] 朱伯铨, 李亚伟, 张立刚, 陈 静, 汪汝武, 李云宝, 张国宏, 李 钰. NaZn13型结构LaFe13-xAlxCy化合物的磁熵变与磁相变的研究. 物理学报, 2006, 55(10): 5506-5510. doi: 10.7498/aps.55.5506
    [19] 李桌棠, 吴佩芳, 茅德康, 陶永棋. 通过磁化曲线计算金属磁熵变. 物理学报, 1999, 48(13): 126-131. doi: 10.7498/aps.48.126
    [20] 沈清玮, 徐林, 蒋建华. 圆环结构磁光光子晶体中的拓扑相变. 物理学报, 2017, 66(22): 224102. doi: 10.7498/aps.66.224102
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-09
  • 修回日期:  2018-08-09
  • 刊出日期:  2018-10-20

一级磁结构相变材料Mn0.6Fe0.4NiSi0.5Ge0.5和Ni50Mn34Co2Sn14的磁热效应与磁场的线性相关性

  • 1. 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083;
  • 2. 佛山市程显科技有限公司, 佛山 528513;
  • 3. 佛山市川东磁电股份有限公司, 佛山 528513;
  • 4. 首都师范大学物理系, 北京 100048
  • 通信作者: 张虎, zhanghu@ustb.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51671022,51701130)、国家重点研发计划(批准号:2017YFB0702704)、北京市自然科学基金(批准号:2162022)和佛山市科技计划(批准号:2015IT100044)资助的课题.

摘要: 磁熵变(△SM)与磁场(0H)的相关性已在很多二级相变材料中被研究并报道,但一级相变材料的磁热效应与磁场相关性还少有报道.本文在具有一级磁结构相变的Mn0.6Fe0.4NiSi0.5Ge0.5材料中研究发现△SM与0H存在线性相关性,并通过麦克斯韦关系式的数值分析详细讨论了这一线性相关性的来源.同时,进一步发现在低磁场时,△SM近似正比于0H的平方.该线性相关性同样在一级磁结构相变Ni50Mn34Co2Sn14材料中得到了印证.但由于一级磁弹相变LaFe11.7Si1.3材料相变温度具有更强的磁场依赖性,不具有△SM的线性相关性,因此,本研究表明,当磁结构相变材料的相变温度具有弱磁场依赖性时,△SM与0H具有线性相关性.进而,在磁场未达到相变饱和磁场以下,利用△SM与0H的线性相关性可以有效推测更高磁场下的△SM.

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