NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
Tên luận án: “Ảnh hưởng của Co và Al lên hiệu ứng từ nhiệt của băng họp kim Heusler nền Ni-Mn, thử nghiệm xây dựng hệ đo hiệu ứng từ nhiệt trực tiếp và thiết bị làm lạnh bằng từ trường”
Mã số: 9.44.01.23
Chuyên ngành: Vật liệu điện tử
Họ và tên NCS: Vũ Mạnh Quang
Khóa đào tạo: 2013-2017
Người hướng dẫn: GS.TS. Nguyễn Huy Dân
Tên cơ sở đào tạo: Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Nội dung
1. Đã nghiên cứu công nghệ và chế tạo thành công các hệ mẫu hợp kim Heusler nền Ni-Mn bằng phương pháp phun băng nguội nhanh:
+ Ni50-xCoxMn50-yAly(y = 18 và 19; X = 5, 6, 7, 8, 9 và 10).
+ Ni50-xCox Mn37Sn13 (x = 0, 2, 4, 6, 8 và 10).
+ Ni50Mn37-xAlxSn13 (x = 2, 4, 6, 8 và 10).
2. Đã khảo sát cấu trúc của các mẫu băng hợp kim chế tạo được. Kết quả cho thấy các mẫu thể hiện tính đa pha cấu trúc. Tỷ phần của các pha tinh thể phụ thuộc vào nồng độ Co và Al.
3. Đã khảo sát ảnh hưởng của Co và Al lên tính chất của hệ hợp kim Heusler nền Ni- Mn. Tất cả các hệ mẫu đều thể hiện tính từ mềm với lực kháng từ nhỏ (Hc < 60 Oe). Một mẫu xuất hiện cả hai loại chuyến pha. Chuyển pha từ loại một gắn với chuyển pha cấu trúc martensite-austenite và chuyển pha từ loại hai của pha austenite từ sắt từ sang thuận từ. Nhiệt độ chuyển pha cấu trúc martensite-austenite TM-A và biên độ của chuyển pha này phụ thuộc mạnh vào nồng độ Al. Việc tăng Al làm từ độ giảm, trong khi tăng Co làm từ độ và nhiệt độ chuyển pha Curie Tc của các hợp kim tăng mạnh. Nhiệt độ Tc của các hợp kim chứa cả Co và Al có thể được điều khiển về nhiệt độ phòng với nồng độ Co và Al thích họp. Các tham số tới hạn của các băng họp kim được xác định là khá gần với lý thuyết trường trung bình, đặc trưng cho trật tự sắt từ tương tác xa.
4. Đã thu được hiệu ứng từ nhiệt lớn trên một số mẫu băng hợp kim Ni-Co-Mn-Al với biến thiên entropy từ cực đại, Sm|max đạt trên 1 J/kg.K trong từ trường biến thiên 13,5 kOe và dải nhiệt độ hoạt động (TFWHM) rộng nằm ở vùng nhiệt độ phòng. Giá trị |Sm|max của mẫu Ni45Co5Mn31Al19 đạt xấp xỉ 2 và -1 J/kg.K (H = 13,5 kOe) tưong ứng lần lượt với hiệu ứng từ nhiệt âm và dương.
5. Đã tiến hành thử nghiệm đo trực tiếp MCE bằng phương pháp từ trường xung với Gd, Fe48Rh52 và Ni2,16Mn0,84Ga. Mẫu Gd có hiệu ứng từ nhiệt dương cho biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt Tad = 14,2 K, mẫu Fe48Rh52 thể hiện MCE âm có ATad = – 4,5 K với từ trường xung 85 kOe. Mẫu Ni2,16Mn0,84Ga có biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt Tad = 5 K trong biến thiên từ trường 100 kOe. Phép đo thực hiện đơn giản, các điều kiện đoạn nhiệt của phép đo không bị ảnh hưởng và độ chính xác cao.
6. Đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công thiết bị làm lạnh bằng từ trường. Kết quả thử nghiệm với vật liệu từ nhiệt là Gd (vật liệu chuẩn) ở dạng lá đã thu được khoảng nhiệt độ làm lạnh là T = 7 K sau thời gian 4h với chu kỳ hoạt động là 7s (trong từ trường 5 kOe). Khoảng nhiệt độ và hiệu suất làm lạnh của thiết bị có thể được nâng cao hơn nữa nếu nâng cao từ trường ngoài và cải tiến tối ưu cấu hình của các bộ phận.
