Магнитные и магнитокалорические свойства квазибинарных соединений с тяжелыми РЗМ типа RТ₂ (T=Fe, Co, Ni) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.11, кандидат наук Аникин, Максим Сергеевич

• Аникин, Максим Сергеевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Аникин, Максим Сергеевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

§ 1.1. Магнитокалорический эффект и критерии пригодности материала для использования в качестве рабочего тела магнитного

рефрижератора

§ 1.2. Кристаллическая структура и магнитное упорядочение в

соединениях типа RT2

§ 1.3. Магнитокалорический эффект в бинарных редкоземельных

интерметаллических соединениях RCo2, Я№2 и КЕе2

§ 1.4. Магнитные и магнитотепловые свойства квазибинарных

интерметаллических соединений RT2 (Г = А1, Fe, Со, М)

§ 1.5. Заключение по обзору и постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ

§ 2.1. Методики синтеза и аттестации образцов

§ 2.2. Нейтронографический анализ

§ 2.3. Методики измерения температурных и полевых зависимостей

намагниченности

§ 2.4. Измерение теплоемкости

§ 2.5. Методика прямого измерения магнитокалорического эффекта

§ 2.6. Определение температуры Кюри и рода фазового перехода

ГЛАВА 3. ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА КВАЗИБИНАРНЫХ СИСТЕМ R(Co-Fe)2, ГДЕ R = Оё, Бу, Но, Ег

§ 3.1. Кристаллическая структура

§ 3.2. Результаты магнитного фазового анализа

§ 3.3. Магнитный момент

§ 3.4. Высокополевая восприимчивость

§ 3.5. Нейтронографические исследования Ho(Co0.88Fe0.12)2

§ 3.6. Заключение по третьей главе

ГЛАВА 4. ТЕПЛОЕМКОСТЬ И МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ КВАЗИБИНАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ НА ОСНОВЕ

ФАЗ ЛАВЕСА R(Co-Fe)2, ГДЕ R = Gd, Бу, Но, Ег

§ 4.1. Теплоемкость R(Co-Fe)2, где R = Бу, Но, Ег

§ 4.2. Магнитокалорический эффект в соединениях R(Co-Fe)2

§ 4.2.1 Температурные и полевые зависимости изменения магнитной части энтропии

§ 4.2.2 Адиабатические изменения температуры при

магнитокалорическом эффекте в соединениях Я(Со-Бе)2

§ 4.3. Оценка применимости соединений R(Co-Fe)2 как материалов

для изготовления рабочих тел магнитных холодильных устройств

§ 4.4. Заключение по четвертой главе

ГЛАВА 5. КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА, МАГНИТНЫЕ И МАГНИТОТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ Оё(М-Т)2,

ГДЕ Т = Бе, Со

§ 5.1.1. Результаты структурного и магнитного фазового анализов

§ 5.1.2. Магнитный момент

§ 5.1.3. Теплоемкость

§ 5.1.4. Магнитокалорический эффект

§ 5.1.5. Сравнение магнитокалорических свойств Оё(Со-Бе)2 и

Оё(М-Бе)2

§ 5.1.6. Оценка применимости соединений Оё(№-Бе)2 как материалов для изготовления рабочих тел магнитных холодильных

устройств

§ 5.2. Структура и магнитокалорический эффект Оё(№-Со)2

§ 5.2.1. Результаты рентгеноструктурного анализа

§ 5.2.2. Магнитокалорический эффект

§ 5.2.3. Сравнение зависимостей АТас[(Т) в Оё(М-Бе)2 и Оё(М-Со)2

§ 5.3. Заключение по пятой главе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Магнитные и магнитокалорические свойства квазибинарных соединений с тяжелыми РЗМ типа RТ₂ (T=Fe, Co, Ni)»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования и степень её разработанности

В 1860 году Уильям Томсон (позднее лорд Кельвин) [1, 2] вывел из

общих термодинамических соображений, что температурная зависимость намагниченности тела сказывается на его температурном отклике на внешнее магнитное поле. Он сделал предсказание, что железо близкое к температуре, при которой оно теряет внутреннюю намагниченность (то есть вблизи того, что позже стало называться температурой Кюри), будет испытывать охлаждающий эффект при осторожном отводе от магнита и нагрев, при приближении к магниту. Томсон ясно понимал, что эффект будет самым большим в окрестности температуры Кюри и что он обратим. Томсон также предсказал обратный эффект в области температур, где намагниченность тела растет с ростом температуры. Эти факты свидетельствуют о его правильном термодинамическом понимании эффекта.

В 1881 году Эмиль Варбург определяет намагниченность как функцию магнитного поля с помощью соленоида и железной проволоки, подвешенной к торсионной нити. Отсюда он вычисляет площадь петли гистерезиса, и таким образом получает работу. Он дает свои результаты как эквивалентное повышение температуры, которое железное тело испытало бы из-за рассеянного тепла, равное ~10-6 К [3]. Следует подчеркнуть, что в этой статье Варбург не измерял ни количества теплоты, не температуру, хотя его способ сообщить о своих результатах может дать такое впечатление при беглом прочтении. Видимо такой способ представления данных и ряд других исторических событий привели к тому, что Варбурга стали считать первым, кто экспериментально обнаружил магнитокалорический эффект (МКЭ) [4].

В 1917 году Пьер Вейсс и Огюст Пикард во время своих исследований по намагничиванию никеля сделали интересное открытие [5]: обратимый нагрев никеля в окрестности его температуры Кюри (354°С) при приложении магнитного поля. Они обнаружили повышение температуры на 0.7 К в поле с

индукцией 1.5 Тл. Как говорится в их статье, обратимости данного эффекта достаточно, чтобы отличить его от гистерезисного нагрева. Порядок также очень отличается: даже в твердой стали повышение температуры из-за гистерезиса составляет всего 1/200 градуса за цикл. Таким образом, Вейсс и Пикард считали оправданным называть свое открытие «новым магнитокалорическим феноменом» [6].

К середине 1920-х годов П. Дебай [7] и В.Ф. Джиок [8] независимо друг от друга поняли, что температуры ниже 1 К могут быть достигнуты за счет использования адиабатического размагничивания парамагнитных солей. Что было впервые экспериментально продемонстрировано В.Ф. Джиоком и МакДуглом в 1933 году [9].

С тех пор интерес к исследованию материалов с МКЭ непрерывно растет, особенно в последние два десятилетия, что подтверждают регулярно выходящие публикации по этой теме [10-16] (рисунок 1).

Рисунок 1 - Зависимость числа публикаций от года выпуска, содержащих слово «магнитокалорический» (англ. magnetocaloric) в названии, или в абстракте, или в ключевых словах в период с 1978 по 2016 год

Столь большой интерес к МКЭ продиктован тем, что на его основе может быть создано охлаждающее устройство, которое будет работать на 10-15% эффективнее газовых компрессоров, широко применяемых в современных холодильных машинах (работающих при комнатных

температурах). Первый рабочий прототип магнитного холодильника, работающего на магнитокалорическом эффекте вблизи комнатных температур, был представлен в 1975 году Дж. Брауном [17]. Этот прототип с рабочим интервалом температур в 50 К использовал в качестве рабочего тела Gd и магнитное поле с индукцией в 7 Тл. Магнитное поле создавалось сверхпроводящим соленоидом охлаждаемым жидким гелием. Ячейка с гадолинием циклично помещалась и вынималась из соленоида с помощью механического актуатора. Охлаждение на 50 К ниже комнатной температуры достигалось через 2-3 часа работы установки.

Дальнейшим стимулом роста интереса к МКЭ явилось открытие гигантского МКЭ в соединении FeRh. Магнитокалорический эффект в этом соединении хотя и очень большой (ATad - 10 К при адиабатическом изменении поля A^0H = 1.8 Тл), но наблюдается только при первом цикле намагничивания, при повторном намагничивании эффект падает до 0.3 К. В 1997 г. был открыт другой материал с гигантским МКЭ - Gd5(Si2Ge2), демонстрирующий ATad - 7 К при Aju0H = 2 Тл [18].

И, наконец, главным толчком к резкому увеличению интереса к тематике магнитного охлаждения при комнатной температуре стала демонстрация в 2002 году работающего прототипа бытового магнитного холодильника на конференции Большой Восьмерки в Детройте. В сентябре 2005 года состоялась первая международная конференция по магнитному охлаждению при комнатной температуре (Thermag), прошедшая в городе Монтрё, Швейцария. Конференция объединила ученых из университетов, научно-исследовательских институтов и промышленности, и предоставила возможность демонстрации и обсуждения перспективных исследований в области магнитокалорических материалов и магнитных холодильных систем.

В дальнейшем было создано большое количество более эффективных

прототипов магнитных холодильных машин [19], использующих в качестве

источника магнитного поля системы на постоянных магнитах и работающих

по активному магнитному регенеративному циклу (AMR) [20, 21]. К 2010

6

году открыто множество материалов с гигантским МКЭ. Однако в 38 из 41 созданных к этому времени прототипов магнитной холодильной машины (МХМ) использовали в качестве рабочего тела материалы, испытывающие фазовый переход второго рода - Gd или сплав Gd-R ^ - тяжелые редкоземельные металлы) [19]. В сентябре 2016 года фирмой CoolTeach на конференции Thermag VII, проходившей в итальянском городе Турин, была представлена рабочая модель магнитной холодильной машины, использующей в качестве источника магнитного поля систему постоянных магнитов. Установка была заявлена как предсерийная модель будущих МХМ, и на данный момент проходит этап тестирования. В ней в качестве рабочего тела использовался всё тот же Gd. В перспективе представители компании планировали заменить его на более дешевый и эффективный материал. Это означает, что разработка материалов для МХМ актуальна и имеет реальную перспективу для коммерческой реализации.

Среди всего разнообразия материалов с МКЭ (рис. 2) можно выделить две основные группы соединений. В первой - соединения, обладающие гигантским МКЭ, но в узкой температурной области вокруг магнитного или магнитоструктурного фазового перехода: RCo2 ^ = Dy, Ш, Er), Gd5Ge2Si2, MnFe(P1-xAsx), La(Fe13-xSix), Ni-Mn-Ga, Fe-Rh [11, 22]. Недостатками данных материалов являются узкий рабочий диапазон и наличие температурного и полевого гистерезиса МКЭ. Ко второй группе относятся материалы с обычным МКЭ.

Для практического применения, необходимы материалы с большими параметрами МКЭ, в широком температурном диапазоне, с минимальным полевым гистерезисом и без температурного гистерезиса [23, 24]. В связи с этим представляют интерес в качестве объекта исследования интерметаллиды типа RT2, где R - тяжелые редкоземельные металлы, T - 3d-переходные металлы, а именно Fe, М. Данные соединения относятся к фазам Лавеса с кубическим типом структуры С15 [25] и имеют относительно

Рисунок 2 - Зависимости изменения магнитной части энтропии (АБщ) систем RCo2, ЯЛЬ, Gd5(Si1-xGex)4, Mn(As1-xSbx), MnFe(P1-xAsx) и La(Fe13-xSix) от их температуры Кюри (ТС), при изменении индукции внешнего магнитного поля А^0И = 5 Тл [11]. FOMT - магнитный фазовый переход первого рода, SOMT - магнитный фазовый переход второго рода. В квадратных скобках после указанных составов приведена плотность в

единицах (г/см )

простую кристаллическую и магнитную структуры, что делает эти соединения удобными объектами для исследования зависимости их структуры и магнитных свойств от состава. Соединения на основе Fe обладают гигантскими значениями магнитострикции [26, 27]. Соединения на основе Со имеют гигантский магнитокалорический эффект в области

температур Кюри [11, 28]. Особое внимание привлекают квазибинарные соединения типа R(T-Fe)2, где Т = А1, Со, М, демонстрирующие МКЭ в широкой области температур ниже ТС [29-31], способные обеспечить работу МХМ в широком температурном диапазоне без использования композитов с различными ТС. Авторы данных работ выдвигали различные предположения о причинах, приводящих к возникновению значительного МКЭ в широкой области температур ниже и включая ТС, но так и не было сформулировано ни одного обоснованного объяснения наблюдаемых закономерностей.

В связи с вышеизложенным сформулирована цель настоящей диссертационной работы.

Цели и задачи исследования

Целью диссертационной работы является определение причин возникновения уширенных пиков магнитного вклада в теплоемкость и магнитокалорического эффекта в соединениях типа R(T1-xFex)2, где R -тяжелые редкоземельные металлы, Т = Со, М, и установление зависимости этих свойств от концентрации железа (х) и атомного номера редкоземельного элемента в данных соединениях.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Синтез поликристаллических образцов соединений R(Co-Fe)2, где R = Gd, Dy, Но, Ег, Gd(Ni-Fe)2 и Gd(Ni-Co)2, и их аттестация.

2. Исследование кристаллической структуры, магнитных свойств, высокополевой восприимчивости, теплоемкости и магнитокалорического эффекта синтезированных материалов.

3. Измерение адиабатического изменения температуры (ДТ^) прямым методом и сравнение полученных результатов с расчетом МКЭ на основе термодинамических соотношений из данных по намагниченности и теплоемкости соединений.

4. Установление зависимости структурных параметров, магнитных и магнитотепловых свойств от концентрации железа (х) и атомного номера редкоземельного элемента.

5. Сравнение полученных значений ASm, ATad и хладоемкости с гадолинием и родственными соединениями с железом.

Объекты исследования

Объектами исследования настоящей работы являлись поликристаллические образцы шести серий соединений типа R(Co-Fe)2, где R = Gd, Dy, Ho, Er, Gd(Ni-Fe)2 и Gd(Ni-Co)2, с различным соотношением переходных 3d-металлов между собой.

Методики экспериментов

Контроль фазового состава и определение типа кристаллической

структуры проводились методом рентгеноструктурного анализа на дифрактометре Bruker D8 Advance (Bruker, Германия). Нейтронографические измерения проводились на дифрактометре Д-2, установленном на реакторе ИВВ-2М (Заречный, Россия). Полевые и температурные зависимости намагниченности измерены с помощью магнитоизмерительной установки MPMS-XL-7 EC (Quantum Design, США) и вибрационного магнетометра 7407 (Lake Shore Cryotronics, США). Измерение теплоемкости проводилось на автоматическом низкотемпературном адиабатическом калориметре. Измерение адиабатического изменения температуры осуществлялось на автоматизированной установке для измерения магнитокалорического эффекта MagEq MMS SV3 (AMT&C, Россия).

Научная новизна полученных результатов

Синтезированы поликристаллические образцы новых квазибинарных

соединений R(Co-Fe)2, где R = Gd, Dy, Ho, Er, и соединений Gd(Ni-Fe)2 и Gd(Ni-Co)2. Исследована их кристаллическая структура, определены типы магнитных фазовых переходов в них и температура Кюри.

Измерены температурные и полевые зависимости намагниченности и на их основе определены температурные зависимости изменения магнитной части энтропии соединений R(Co-Fe)2, где R = Gd, Dy, Но, Er и соединений Gd(Ni-Fe)2. Исследованы температурные зависимости их высокополевой восприимчивости - Хи/Т), на которых обнаружен второй максимум хн/(Т) при температурах значительно ниже ТС. В нулевом магнитном поле измерены температурные зависимости теплоемкости образцов некоторых квазибинарных соединений R(Co1-xFex)2 ^ = Dy, Но, Er) и Gd(Co1-xFex)2 c х < 0.16, где обнаружены уширенные пики магнитного вклада в теплоемкость (кроме Но(Со0.96Ре0.04)2). Проведены прямые измерения адиабатического изменения температуры - АТа^ при А^0Н = 1.75 Тл. На температурных зависимостях изотермического изменения магнитной части энтропии (АБщ) образцов соединений с железом обнаружено как уширение их максимума в ТС, так и наличие второго локального максимума ниже температуры Кюри.

Проведено нейтронографическое исследование магнитной структуры и определение магнитного момента R- и 3d- подрешеток соединения Но(Со0.8^еол2)2, позволившее выявить более быстрое разупорядочение магнитной структуры редкоземельной подрешетки в сравнении с 3d-подрешеткой с ростом температуры.

Научная и практическая значимость работы

Полученные результаты являются новыми и позволяют глубже понять

природу магнитных и магнитотепловых свойств квазибинарных соединений R(T1,T2)2, где R - тяжелые редкоземельные металлы, Т1 и Т2 - 3d- переходные металлы группы железа. Результаты исследования также могут быть напрямую использованы при разработке новых магнитокалорических материалов.

Определенные значения хладоемкости (д) некоторых из синтезированных образцов, превышает в ряде случаев д металлического Gd при значительно большем диапазоне рабочих температур (А Тр^вм), что

позволяет их рекомендовать как новые материалы для применения в МХМ, работающей в диапазоне температур > 100 К.

Положения, выносимые на защиту

1. Полученные экспериментальные данные о температурных

зависимостях намагниченности и высокополевой восприимчивости соединений R(Co-Fe)2, где R = Gd, Dy, Но, Ег, и соединений Gd(Ni-Fe)2.

2. Экспериментальные данные о температурных зависимостях теплоемкости, изменения магнитной части энтропии (АБт) и адиабатического изменения температуры (АТа^) квазибинарных соединений R(Co-Fe)2, где R = Gd, Dy, Но, Ег, и соединений Gd(Ni-Fe)2.

3. Доказательство сильного влияния введенного железа на магнетизм подсистемы атомов 3d- элемента (Co-Fe), выражающегося в том, что для всех исследованных соединений R(Co1-xFex)2 даже его невысокая концентрация приводит к росту их температуры Кюри (ТС) и изменению рода магнитного фазового перехода с первого на второй (для R = Dy, Но, Ег).

4. Физическая интерпретация выявленных особенностей температурных изменений величин высокополевой магнитной восприимчивости - хь/Т), изменения магнитной части энтропии - АБт(Т), теплоемкости - СР(Т) и адиабатического изменения температуры - АТа^(Т) при скачкообразном изменении величины магнитного поля для всех изученных соединений.

5. Результаты расчета хладоемкости - (ф) и ширины пика А8т(Т) или ^Таа(Т) на половине высоты максимума - (ДТр^нм) у образцов исследованных соединений типа R(T1-xFex)2, где Т = Со, N и установление факта превышения их значений у соединений Ho(Coo.88Feo.12)2, Но^оо^^о.^ и Gd(Ni1-хFeх)2 (х = 0.04-0.16) над таковыми для металлического Gd. Отнесение этих интерметаллидов к разряду перспективных материалов для изготовления рабочих тел магнитных холодильных устройств (рефрижераторов) функционирующих при комнатной и более низких температурах.

Достоверность результатов

Достоверность результатов обеспечивалась за счет аттестации образцов

как структурными, так и магнитными и магнитотепловыми методами, использованием современных методик исследований и аттестованных измерительных установок, согласованием полученных данных между собой и с литературными данными при их наличии, апробацией полученных результатов на международных и всероссийских научных конференциях и симпозиумах и их публикациями в рецензируемых научных журналах.

Апробация работы

Результаты работы докладывались на следующих конференциях и

симпозиумах: XXI Международная конференция по постоянным магнитам (Суздаль, 18-22 сентября 2017 г.), Moscow International Symposium on Magnetism (Москва, 1-5 июля 2017), XVII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния (Екатеринбург, 15-22 ноября 2016 г.); 7th International Conference on Magnetic Refrigeration at Room Temperature (Torino, Italy, 11-14 сентября 2016 г.); IV Sino-Russian ASRTU Symposium on Advanced Materials and Processing Technology (Екатеринбург, 23-26 июня 2016 г.); Третья Международная молодежная научная конференция «Физика. Технологии. Инновации» (Екатеринбург, 16-20 мая 2016 г.); International Conference on Magnetic Materials and Applications (Vellore, India, 2-4 декабря 2015 г.); XVI Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния (Екатеринбург, 12-19 ноября 2015 г.); 20th International Conference on Magnetism (Barcelona, Spain, 5-10 июля 2015 г.); XV Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (Екатеринбург, 13-20 ноября 2014 г.); Moscow International Symposium on Magnetism (Москва, 29 июня - 3 июля 2014 г.); The European Conference Physics of Magnetism 2014 (Poznan, Poland, 23-27 июня 2014 г.); XIV Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (Екатеринбург, 20-26 ноября 2013 г.).

Личный вклад автора

Автор работы принимал активное участие в постановке задач,

методическом обеспечении экспериментов и их проведении. Автором лично сделано следующее: синтезирована большая часть материалов; проведены все измерения намагниченности их образцов на температурном вибромагнетометре 7407 VSM (Lake Shore Cryotronics, США); все измерения адиабатического изменения температуры прямым способом на установке MagEq MMS SV3 (AMT&C, Россия); выполнена большая часть обработки экспериментальных данных и их физическая интерпретация. Также автор активно участвовал в обсуждении и подготовке публикаций по теме диссертации.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 6 научных статей в зарубежных рецензируемых научных журналах, среди них - 6 работ в изданиях, рекомендованных ВАК. 15 тезисов докладов опубликованы в трудах российских и международных конференций. Получен патент на полезную модель.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка

литературы. Общий объем диссертации - 124 страниц и содержит 55 рисунков, 9 таблиц и список цитированной литературы из 124 наименований.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ § 1.1. Магнитокалорический эффект и критерии пригодности материала для использования в качестве рабочего тела магнитного рефрижератора

При воздействии магнитного поля на вещество происходит изменение его магнитного состояния в следствии изменения внутренней магнитной энергии, что вызывает обратимое выделение или поглощение тепла. Данное явление называется магнитокалорическим эффектом, оно привлекает внимание как физиков, так и инженеров; физиков с точки зрения использования его для изучения взаимодействий и изменений магнитных структур в магнетиках, а инженеров — с точки зрения создания новых приборов и холодильных устройств.

Параметр оценки величины магнитокалорического эффекта зависит от условий, при которых он определяется. В изотермических условиях температура вещества остается постоянной, и МКЭ можно охарактеризовать по изменению магнитной части энтропии (АБщ), связь которого с намагниченностью (М) и температурой (Т) при воздействии внешнего магнитного поля (В), выражается уравнением Максвелла [32]:

- (11)

которое после интегрирования дает:

А5т (Г) = * (1.2)

где дМ - изменение намагниченности, дТ - изменение температуры, dВ -изменение магнитного поля.

При адиабатических условиях выделение или поглощение тепла проявляется как повышение или понижение температуры вещества. МКЭ в данном случае характеризуется адиабатическим изменением температуры (АТас1) и определяется из условия что:

где СР(Т,Н) - теплоемкость при постоянном давлении в магнитном поле Н. Учитывая, что бесконечно малое адиабатическое повышение температуры для обратимого адиабатно-изобарического процесса можно представить в виде:

-щ, тн <ш, (1.4)

АТаЛ получается после интегрирования уравнения 1.4:

АЪ (Г)ДН= - ¡0" (1.5)

Как следует из уравнений 1.2 и 1.5 величины АБт(Т)АН и АТаа(Т)^Н

пропорциональны производной намагниченности по температуре, которая

велика в области магнитных фазовых переходов. Можно утверждать, что

материалы с большим магнитокалорическим эффектом стоит искать среди

тех соединений, у которых производная дМ/дТ максимальна. Работ по

изучению материалов с гигантским МКЭ множество, наиболее известными

материалами являются: открытый в 1997 году Gd5(Si2Ge2), в котором

большие величины А8т(Т) и АТаЛ(Т) при температуре упорядочения

(магнитном фазовом переходе из магнитоупорядоченного в

магнитонеупорядоченное состояние) объясняется индуцированным

магнитным полем переходом из парамагнитной моноклинной фазы в

ферромагнитную орторомбическую фазу, то есть совмещенные структурный

и магнитный переходы, при этом решеточный вклад в изменения магнитной

части энтропии из-за структурного превращения соответствует более чем

половине всего изменения А$>т [18, 33]; LaFe13-xSix в котором в 2000 году был

обнаружен гигантский МКЭ [34], а в последствии было установлено, что

причина большой величины МКЭ наблюдаемого в LaFe11,4Si1,6 вблизи

фазового перехода, связана со структурным изменением решетки соединения

совмещенного с магнитным фазовым переходом; Сплавы типа MпFeP(As,

Ge) [35, 36]; Сплавы Гейслера типа М-Мп-1п-(Со) [37]. Гигантский МКЭ

16

был обнаружен и в бинарных соединениях DyCo2 [38], НоСо2 [28] и ЕгСо2 [39], в которых МКЭ обусловлен магнитным фазовым переходом первого рода из ферри- в парамагнитное состояние. Для этих соединений характерен узкий температурный диапазон (~ 1-10 К) наличия МКЭ и магнитный и температурный гистерезисы.

С точки зрения создания магнитной холодильной машины помимо величины МКЭ имеет важное значение диапазон температур, в которых он наблюдается. Поэтому следует искать материалы с большими значениями А8т и /АТас1 в широком диапазоне температур. Помимо этого, можно выделить ещё ряд параметров, которым, в идеале, должен удовлетворять материал для применения его в качестве рабочего тела МХМ [10]:

- минимальные магнитный и температурный гистерезисы, что необходимо для обеспечения высокой производительности МХМ (частоты циклирования) - повышения мощности охлаждения;

- высокую теплопроводность для повышения скорости передачи тепла;

- прочность и пластичность для придания материалу заданной формы;

- низкая стоимость материала;

- безопасность (не токсичный, не взрывоопасный).

Необходим количественный параметр, который бы оценивал пригодность материала для магнитного охлаждения, и позволял сравнивать различные материалы между собой. Этим параметром является хладоемкость - величина соответствующая количеству теплоты, которое может быть передано от холодного теплообменника, находящегося при температуре Тсоы к горячему, имеющего температуру ТИоь за один идеальный цикл. Из анализа литературы по исследованию магнитокалорического эффекта можно выделить три наиболее часто встречающихся способа определения хладоемкости. Первым является хладоемкость д, определяемая формулой [32]:

q = i^°ltd ASm (T) dT, (1.6)

где Tcold и Thot определяются как наименьшее и наибольшее значение температуры на половине максимума зависимости ASm(T) (рисунок 1.1а). Данную величину ещё обозначают как CC (cooling capacity), RC (refrigerator capacity) или RCarea. Вторым вариантом оценки хладоемкости является относительная холодильная мощность RCP (relative cooling power), определяемая формулой [32]:

RCP(S) = -ASm(max) X ATFWHM, (1.7)

где ASm(max) - максимальное значение ASm, ATfwhm - ширина пика ASm(T) (или ATad(T)) на половине максимума ASm (или ATad) (рисунок 1.1б). Данную величину ещё обозначают как RCfwhm. Третье определение, предложенное Вудсом и Поттером, обозначается как RCwp и соответствует площади наибольшего прямоугольника, который может быть вписан в кривую ASm(T). Графически, данный способ представлен на рисунке 1.1в.

и 3

; а "'"cold У __________________ —■г""' I I Jhot _ ч

:б _________________ ^^"'"fwhm ^

ш

/\ ■

.......■-■■■иияиия

50 100 150 200

Т(К)

Рисунок 1.1 - Различные способы определения хладоемкости: a - по формуле 1.6, б - по формуле 1.7, в - метод Вудса и Поттера

Несмотря на то, что в каждом способе есть свои плюсы и минусы, по мнению автора, наиболее корректным является первый способ, т.к. он учитывает форму температурной зависимости МКЭ.

§ 1.2. Кристаллическая структура и магнитное упорядочение

в соединениях типа RT2

Бинарные и квазибинарные интерметаллические соединения типа ЯТ2, где Я - тяжелые редкоземельные металлы, Т = Fe, Со, N1, имеют кубическую симметрию типа М§Си2 (С15) с пространственной группой Е^3т [40-44]. Исключением являются соединения Я№2 имеющие кристаллическую структуру, определяемую как сверхструктура фазы Лавеса С15 с пространственной группой ^43 т; такая сверхструктура образуется в результате упорядочения вакансий, и имеет удвоенный параметр решетки по сравнению со структурой С15 [45-48].

Кристаллическую решетку М§Си2 можно представит в виде двух подрешеток, образованных атомами М§ и Си, вставленных одна в другую (рисунок 1.2). Атомы М§ образуют решетку аналогичную кристаллической решетке алмаза, а оставшееся пространство внутри ячейки заполнено атомами Си образующими правильные тетраэдры. При образовании соединений ЯТ2 атомы редкой земли занимают позиции М§, а атомы переходных металлов занимают места меди. Образование такой решетки ограниченно несколькими факторами; первым является геометрический фактор, накладывающий ограничения на соотношения атомных радиусов элементов (г/г2, где Т\ - радиус атомов в позициях М§, г2 - радиус атомов в позиции Си), входящих в решетку. Это соотношение в общих чертах впервые сформулировал Лавес [25]. Идеальным соотношением Т1/г2 является 1.225, однако, для структуры М§Си2 возможен достаточно широкий диапазон соотношений атомных радиусов, в котором данная структура существует (от 1.05 до 1.60) [49]. Если бы геометрический фактор был определяющим, то

существовало бы очень большое количество соединений с данной структурой, поэтому рассматривают и другие факторы, прежде всего электронную структуру. Существенным параметром является концентрация валентных электронов. Для структуры типа MgCu2 Витт вычислил объем зон Бриллюэна и нашел, что контакт между границей зоны и поверхностью Ферми появляется при значениях концентрации валентных электронов на атом, равных 1.83 [50], что очень хорошо совпадает с экспериментом [51].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Аникин, Максим Сергеевич, 2018 год

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Thomson, W. Cyclopedia of the Physical Sciences 2nd edn. - London and Glasgow: Richard Green and Company, 1860. - 838 p.

2. Thomson, W. II. On the Thermoelastic, Thermomagnetic, and Pyroelectric Properties of Matter / W. Thomson // Phil. Mag. - 1878. - V. 5. - PP. 4-27.

3. Warburg, E. Magnetische Untersuchungen / E. Warburg // Ann. Phys. -1881. - V.249. - P.141-164.

4. Smith, A. Who discovered the magnetocaloric effect? / A. Smith // Eur. Phys. J. H. - 2013. - V. 38. - P. 507-517.

5. Weiss, P. Le phenomene magnetocalorique / P. Weiss, A. Piccard // J. Phys. Theor. Appl. - 1917. - V. 7 (1). - PP. 103-109.

6. Weiss, P. Sur in nouveau phenomene magnetocalorique / P. Weiss and A. Piccard// C.R.Ac. Sei, Paris. - 1918. - V. 166. - P. 352.

7. Debye, P. Einige Bemerkungen zur Magnetisierung bei tiefer Temperatur / P. Debye // Ann. Phys. - 1926. - V. 386. - PP. 1154-1160.

8. Giauque, W.F. A thermodynamic treatment of certain magnetic effects. A proposed method of producing temperatures considerably below 1° absolute / W.F. Giauque // J. Am. Chem. Soc. - 1927. - V. 49 (8). - PP. 1864-1870.

9. Giauque, W.F. Attainment of Temperatures Below 1° Absolute by Demagnetization of Gd2(SO4)3H2O / W.F. Giauque and D.P. MacDougall // Phys. Rev. - 1933. V. 43. P. 768.

10. Yu, B. F. Review on research of room temperature magnetic refrigeration / B. F. Yu, Q. Gao, B. Zhang, X. Z. Meng, Z. Chen // International Journal of Refrigeration. - 2003. - V. 26. - P. 622 - 636.

11. Gschneidner Jr., K.A. Recent developments in magnetocaloric materials / K.A. Gschneidner Jr., V.K. Pecharsky, A.O. Tsokol // Rep. Prog. Phys. -2005. - V.68. - P.1479-1539.

12. Brück, E. Developments in magnetocaloric refrigeration / E. Brück // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2005. - V. 38. - P. R381-R391.

112

13. Gschneidner, K.A., Jr. Thirty years of near room temperature magnetic cooling: Where we are today and future prospects / K.A. Gschneidner, Jr., V.K. Pecharsky // International Journal of Refrigeration. - 2008. - V. 31. -P. 945-961.

14. Franco, V. The magnetocaloric effect and magnetic refrigeration near room temperature: materials and models / V. Franco, J.S. Blrazquez, B. Ingale, A. Conde // Annual Review of Materials Research. - 2012. - V. 42. - P. 305342.

15. Manosa, L. Advanced materials for solid-state refrigeration / L. Manosa, A. Planes and M. Acet // J. Mater. Chem. A. - 2013. - V. 1. - P. 4925-4936.

16. Gupta, S. Review on magnetic and related properties of RTX compounds / S. Gupta and K. G. Suresh // J. Alloys and Compounds. - 2015. - V. 618. - P. 562-606.

17. Brown, V. Magnetic heat pumping near room temperature / V. Brown // J. Appl. Phys. - 1976. - V. 47. - P. 3673-3680.

18. Pecharsky, V.K. Giant magnetocaloric effect in Gd5(Si2Ge2) / V.K. Pecharsky and K.A. Gschneidner Jr. // Phys. Rev. Lett. - 1997. - V.78. - P. 4494-4497.

19. Yu, B. A review of magnetic refrigerator and heat pump prototypes built before the year / B. Yu, M. Liu, P. W. Egolf, A. Kitanovski // International Journal of Refrigeration. - 2010. V. 33. - P. 1029 - 1060.

20. Barclay, J.A. Active magnetic regenerator / J.A. Barclay, W.A. Steyert // U.S. Patent No. 4.332.135 June 1, 1982.

21. Romero Gomez, J. Magnetocaloric effect: A review of the thermodynamic cycles in magnetic refrigeration / J. Romero Gomez, R. Ferreiro Garcia, A. De Miguel Catoira, M. Romero Gomez // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2013. - V. 17. - P.74-82.

22. Aliev, A.M. Reversible magnetocaloric effect in materials with first order

phase transitions in cyclic magnetic fields: Fe48Rh52 and Smo.6Sr04MnO3 / A.

M. Aliev, A. B. Batdalov, L. N. Khanov, A. P. Kamantsev, V. V. Koledov,

113

A. V. Mashirov, V. G. Shavrov, R. M. Grechishkin, A. R. Kaul', and V. Sampath // Applied physics letters. - 2016. - V. 109. - P. 202407.

23. Ma, L.Y. Achieving a table-like magnetic entropy change across the ice point of water with tailorable temperature range in Gd-Co-based amorphous hybrids / L.Y. Ma, L.H. Gan, K.C. Chan, D. Ding, L. Xia // J. Alloys Compd. - 2017. - V. 723. - PP. 197-200.

24. Taskaev, S. Magnetocaloric properties of severe plastic deformed Gd100-XYX alloys / S. Taskaev, K. Skokov, D. Karpenkov, V. Khovaylo, V. Buchelnikov, D. Zherebtsov, M. Ulyanov, D. Bataev, M. Drobosyuk, A. Pellenen // Acta Physica Polonica А. - 2015. - V.127. - PP.641-643.

25. Taylor, K.N.R. Intermetallic rare-earth compounds / K.N.R. Taylor // Advances in Physics. - 1971. - V. 20. - P. 551-660.

26. Clark, A.E. Magnetostrictive RFe2 intermetallic compounds // Handbook on the Physics and Chemistry of Rare-Earth. - Amsterdam: North-Holland publishing company, 1979. - P. 231-258.

27. Белов, К.П. Магнитострикционные явления и их технические приложения. - М.: Наука, 1987. - 160 с.

28. Nikitin, S.A. Magnetocaloric effect in. HoCo2 compound / S.A. Nikitin and

A.M. Tishin // Cryogenics. - 1991. - V. 31. - P. 166-167.

29. Mican, S. Magnetism and large magnetocaloric effect in HoFe2-xAlx / S. Mican, D. Benea, R. Tetean // Journal of Alloys and Compounds. - 2013. -V. 549. - P. 64-69.

30. Singh, N. K. Anomalous magnetocaloric effect and magnetoresistance in Ho(Ni,Fe)2 compounds / N. K. Singh, S. Agarwal, K. G. Suresh, R. Nirmala, A. K. Nigam, S. K. Malik // Physical Review B. - 2005. - V. 72. -P. 014452.

31. Halder, M. Magnetocaloric effect and critical behavior near the paramagnetic to ferromagnetic phase transition temperature in TbCo2-xFex / M. Halder, S. M. Yusuf, M. D. Mukadam, K. Shashikala // Physical Review

B. - 2010. - V. 81. - P. 174402.

32. Gschneidner Jr., K.A. Magnetocaloric materials / K.A. Gschneidner Jr., V.K. Pecharsky // Annu. Rev. Mater. Sci. - 2000. - V. 30. - P. 387-429.

33. Pecharsky, V. K. Gd5(SixGe1-x)4: An extremum material / V. K. Pecharsky and K. A. Gschneidner Jr // Adv. Mater. - 2001. - V. 13. - P. 683-686.

34. Hu, F. X. Great magnetic entropy change in La(Fe,M)13 (M=Si, Al) with Co doping / F. X. Hu, B. G. Shen, J. R. Sun, X. X. Zhang // Chinese Physics. -2000. - V. 9. - P. 550.

35. Tegus, O. Transition-metal-based magnetic refrigerants for room-temperature applications / O. Tegus, E. Brück, K. H. J. Buschow, F. R. de Boer // Nature. - 2002. - V. 415. - P. 150-152.

36. Yan, A. Magnetic entropy change in melt-spun MnFePGe / A. Yan, K. H. Müller, L. Schultz, O. Gutfleisch // J. Appl. Phys. - 2006. V. 99. - P. 08K903.

37. Liu, J. Giant magnetocaloric effect driven by structural transitions / J. Liu, T. Gottschall, K.P. Skokov, J.D. Moore, O. Gutfleisch // Nature Materials. -2012. -V. 11. - P. 620-626.

38. Wang, D.H. Large low-field magnetic entropy change in DyCo2 / D.H. Wang, S.L. Tang, H.D. Liu, W.L. Gao, Y.W. Du // Intermetallics. - 2002. -V. 10. - P. 819-821.

39. Herrero-Albillos, J. Nature and entropy content of the ordering transitions in RCo2 / J. Herrero-Albillos, F. Bartolome, L. Miguel Garcia, F. Casanova, A. Labarta, Xr. Batlle // Physical Review B: Condensed Matter And Materials Physics. - 2006. - V. 73. - P. 1-10.

40. Ichinose, K. NMR study of Gd(T^Cox)2 (T = Mn, Fe, Ni, Al) / K. Ichinose // Journal of the Physical Society of Japan. - 1987. V. 54. - P. 2908-2917.

41. Gratz E. Physical properties of RCo2 Laves phases / E. Gratz, A.S. Markosyan // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2001. - V. 13. - P. R385-R413.

42. Burzo, E. Magnetic properties of Dy(FexNil-x)2 compounds / E. Burzo //

Solid State Communications. - 1976. - V. 18. - P. 1431-1434.

115

43. Liu, X. B. Moment variation in Er(Co1-xFex)2 Laves phase: Magnetic measurements and Mössbauer spectroscopy study / X. B. Liu, Z. Altounian, D. H. Ryan // Journal of Applied Physics. - 2009. - V. 105. - P. 07E119.

44. Li, L. Structure, transport properties and the magnetocaloric effect in Gd(Co1-xNix)2 pseudobinary compounds / L. Li, K. Nishimura, D. Tamei, K. Mori // Solid State Communications. 2008. - V. 145. - P. 427-431.

45. Latroche, M. Structural instability in R1-xNi2 compounds and their hydrides (R = Y, rare earth) / M. Latroche, V. Paul-Boncour and A. Percheron-Guegan // Zeitschrift lur physikalische chemie. - 1993. - V. 179. - P. 261268.

46. Gratz, E. Temperature- and pressure-induced structural transitions in rare-earth-deficient R1-xNi2 (R = Y, Sm, Gd, Tb) Laves phases / E. Gratz, A. Kottar, A. Lindbaum, M. Mantler, M. Latroche, V. Paul-Boncour, M. Acet, Cl. Barner, W. B. Holzapfel, V. Pacheco, K. Yvon // J. Phys.: Condens. Matter. - 1996. V. 8. - P. 8351-8361.

47. Прошкин, А.В. Магнитотепловые свойства соединений Gd1-xYxNi2 / А.В. Прошкин, Н.В. Баранов, А.В. Королев // Физика твердого тела. -2010. - Т. 52. - C. 262.

48. Cwik, J. Magnetic and magnetocaloric properties of Gd1-xScxNi2 solid solutions / J. Cwik, T. Palewski, K. Nenkov, J. Warchulska, J. Klamut // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2012. - V. 324. - P. 677682.

49. Клопотов, А.А. Кристаллогеометрические факторы в фазах Лавеса /

A.А. Клопотов, А.И. Потекаев, М.А. Перепелкин, Н.О. Солоницина,

B.Д. Клопотов, Э.В. Козлов // Письма о материалах. 2011. - Т. 1. - С. 117-122.

50. Witt, H. Zur structere und materie der festkorper. - Berlin, 1952. - 214 p.

51. Laves, F. Den cinflub von valenzelektronen auf die kristallstruktur ternarer magnesiumlegierungen / F. Laves, H. Witt // Metallwirtschaft. - 1936. - V. 15. - P. 840-843.

52. Genin, I.H. Mossbauer study of the temperature of the magnetization direction and the hyperfine interactions in the Laves phase compound GdFe2 / I.H. Genin, Ph. Bauer, M.I. Besnus // Phys Stat Sol. A. - 1981. - V. 64A. -P. 325-333.

53. Nishihara Y., Mössbauer Study of Amorphous and Crystalline YFe2 / Y. Nishihara, T. Katayama, S. Ogawa // J. Phys. Soc. Jpn. - 1982. - V. 51. - P. 2487-2492.

54. Bowden, G.I. Mossbauer studies of iron-rare earth intermetallics / G.I. Bowden, D.St.P. Bunbury, A.P. Guimaraes // J.Appl. Phys. - 1968. - V. 39. - P. 1323 - 1329.

55. Вонсовский, С.В. Магнетизм. Магнитные свойства диа-, пара-, ферро-, антиферро-, и ферримагнетиков. - М.: Наука, 1971. - 1032 c.

56. Campbell, I. A. Indirect exchange for rare earths in metals / I. A. Campbell // J. Phys. F: Metal Phys. - 1972. - V. 2. - PP. L47-L50.

57. Burzo, E.Magnetic properties and resonance studies of some pseudobinary gadolinium or yttrium compounds / E. Burzo // Journal de Physique, Colloque C5. - 1979. - V. 40. - P. C5-184-C5-185.

58. Mott, N.F. Electrons in transition metals / N.F. Mott // Advances in Physics. 1964. - V. 13. - P. 325-422.

59. Kanamori, J. Electron Correlation and Ferromagnetism of Transition Metals / J. Kanamori // Prog Theor Phys. - 1963. - V. 30. - P. 275-289.

60. Friedel, J. Electronic structure of primary solid solutions in metals / J. Friedel // Adv. Phys. - 1954. - V. 3. - P. 466-507.

61. Левитин, Р.3. Зонный метамагнетизм / Р.3. Левитин, А.С. Маркосян // Успехи физических наук. - 1988. - Т. 155. - С. 623-657.

62. Александрян, В.В. Зонный метамагнетизм d-подсистемы монокристалла ErCo2: исследование магнитных и электрических свойств / В.В. Александрян, Н.В. Баранов, А.И. Козлов, А.С. Маркосян // ФММ. - 1988. - T. 66. - C. 682-688.

63. Sechovsky, V. Magnetocaloric and thermal properties of Ho(Co1-xSix)2 compounds / V. Sechovsky, D. Vasylyev, J. Prokleska // Z. für Naturfr. B. -2007. - V. 62b. - P. 965-970.

64. Liu, X.B. Magnetocaloric effect in Co-rich Er(Co1-xFex)2 Laves phase / X.B. Liu, Z. Altounian // Journal of Applied Physics. - 2008. - V. 103. - P. 07B304.

65. Han, Z. Magnetic properties and magnetocaloric effect in Dy(Co1-xFex)2 alloys / Z. Han, Z. Hua, D. Wang, C. Zhang, B. Gu, Y. Du // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2006. - V. 302. - P. 109-112.

66. Singh, N.K. Itinerant electron metamagnetism and magnetocaloric effect in RCo2 - based Laves phase compounds / N.K. Singh, K. G. Suresh, A. K. Nigam, S. K. Malik, A. A. Coelho, S. Gama // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2007. - V. 317. - P. 68-79.

67. Fôldeàki, M. Magnetic measurements: A powerful tool in magnetic refrigerator design / M. Fôldeàki, R. Chahine, T.K. Bose // Journal of Applied Physics. - 1995. - V. 77. - P. 3528-3537.

68. Pecharsky, V.K. Magnetocaloric effect from indirect measurements: magnetization and heat capacity / V. K. Pecharsky, K. A. Gschneidner // Journal of Applied Physics. - 1999. - V. 86. - P. 565-575.

69. Duc, N. H. Magnetocaloric effects in RCo2 compounds / N. H. Duc, Anh D. T. Kim // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2002. - V. 873. -P.242 - 245.

70. Burzo, E. Magnetic and magnetocaloric properties of some ferrimagnetic compounds / E. Burzo, I.G.Pop, D. N. Kozlenko // Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. - 2010. - V. 12. - P. 1105 - 1113.

71. Белов, К.П. Ферримагнетики со «слабой» магнитной подрешеткой / К.П. Белов // Успехи Физических Наук. 1996. - Т. 166. - C. 669-681.

72. Chelkowska, G. Magnetic, electric and XPS study of Dy(Co1-xFex)2

compounds / G. Chelkowska, M. Kwiecien, B. Andrzejewski // Journal of

Magnetism and Magnetic Materials. - 2004. - V. 281. - P. 267-271.

118

73. Pourarian, F. Magnetic Behavior of Laves Phase RCo2-xFex (R = Ho, Er) Compounds and Their Hydrides / F. Pourarian, W.E. Wallace, S.K. Malik // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 1982. - V. 25. - P. 299306.

74. Ahmadizadeh, Y. DFT Calculations on the Electronic Structure of the GdM2 (M=Fe, Co, and Ni) Intermetallic Compounds / Y. Ahmadizadeh, V. Soti, B. Abedi Ravan // Adv. Studies Theor. Phys. - 2009. - V. 3. - P. 265 - 271.

75. Никитин, С.А. Магнитокалорический эффект в соединениях редкоземельных металлов с железом / С.А. Никитин, Е.В. Талалаева, Л.А. Черникова, А.С. Андреенко // ЖЭТФ. - 1973. - T. 65. - C. 20582062.

76. Андреенко, А.С. Магнитокалорические эффекты в редкоземельных магнетиках / А.С. Андреенко, К.П. Белов, С.А. Никитин, А.М. Тишин // Успехи физических наук. - 1989. Т. 158, В. 4. - С. 553-579.

77. Plaza, E.J.R. A comparative study of the magnetocaloric effect in RNi2 (R = Dy, Ho, Er) intermetallic compounds / E.J.R. Plaza, V.S.R. de Sousa, M.S. Reis, P.J. von Ranke // Journal of Alloys and Compounds. - 2010. V. 505. P. 357-361.

78. Gerasimov, E.G. Magnetic properties of the off-stoichiometric GdNi2Mnx alloys / E.G. Gerasimov, N.V. Mushnikov, P.B. Terentev, V.S. Gaviko, A.A. Inishev // Journal of Alloys and Compounds. - 2013. - V. 571. - P. 132137.

79. Plaza, E.J.R. A comparative study of the magnetocaloric effect in RNi2 (R = Nd, Gd, Tb) intermetallic compounds / E.J.R. Plaza, V.S.R. de Sousa, P.J. von Ranke, A.M. Gomes, D.L. Rocco, J.V. Leitao, M.S. Reis // Journal of Applied Physics. - 2009. - V. 105. - P. 013903.

80. Li, R. Magnetic intermetallic compounds for cryogenic regenerator / R. Li, M. Ogawa, T. Hashimoto // Cryogenics. - 1990. - V. 30. - P. 521-526.

81. Александрян, В.В. Метамагнетизм зонных d-электронов в YCo2:

Исследование метамагнитных переходов в Y(Co, Al)2 / В.В.

119

Александрян, А.С. Лагутин, Р.З. Левитин, А.С, Маркосян, В.В. Снегирев // ЖЭТФ. - 1985. - Т. 89. - C. 271-276.

82. Wada, H. Magnetocaloric effects of Laves phase Er(Co1-xNix)2 compounds / H. Wada, Y. Tanabe, M. Shiga, H. Sugawara, H. Sato // Journal of Alloys and Compounds. - 2001. - V. 316. - P. 245-249.

83. Tohei, T. Change in the character of magnetocaloric effect with Ni substitution in Ho(Co1-xNix)2 / T. Tohei, H. Wada // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2004. - V. 280. - P. 101-107.

84. Balli, M. Effect of Ni substitution on the magnetic and magnetocaloric properties of the Dy(Co1-xNix)2 Laves phase / M. Balli, D. Fruchart, D. Gignoux // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2007. - V. 40. - P. 7601-7605.

85. Grossinger, R. Magnetic investigations of pseudobinary SE(Fe,Al)2 systems (SE = Y, Cd, Dy, Ho) / R. Grossinger, W. Steiner, K. Krec // J. Magn. Magn. Mater. - 1976. - V. 2. - P. 196-202.

86. Dan'kov, S.Yu. Magnetic phase transitions and the magnetothermal properties of gadolinium / S.Yu. Dan'kov, A.M. Tishin, V.K. Pecharsky, K.A. Gschneidner, Jr// Physical Review B. 1998. - V. 57. - P. 3478-3490.

87. Tishin, A. M. The magnetocaloric effect and its applications / A. M. Tishin, Y. I. Spichkin. - Bristol - Philadelphia: Institute of Physics Publishing, 2003. - 476 p.

88. Singh, N.K. Role of Fe substitution on the anomalous magnetocaloric and magnetoresistance behavior in Tb(Ni1-xFex)2 compounds / N.K. Singh, K.G. Suresh, D.S. Rana, A.K. Nigam, S.K. Malik // J. Phys. Condens. Matter. -2006. V. 18. - P. 10775.

89. Van der Kraan, A.M. Mossbauer study of the ternary system Ho(Fe, Co)2 // A.M. Van der Kraan, P.C.M. Gubbens // Journal de Physique. - 1974. -V.35. - P. C6-469-C6-472.

90. Rodriguez-Corvajal, J. Recent advances in magnetic structure determination by neutron powder diffraction FullProf / J. Rodriguez-Corvajal // Physica B. - 1993. - V. 192. - P. 55-69.

91. Petrovsky, E. On determination of the Curie point from thermomagnetic curves / E. Petrovsky, A. Kapicka // Journal of geophysical research. - 2006.

- V. 111. P. B12S27.

92. Андреев, А.В. Влияние Bd-металла на магнитные свойства квазибинарных редкоземельных интерметаллидов Er(Fe1-xCox)2 / А.В. Андреев, А.В. Дерягин, М.С. Задворкин, В.Н. Москалев, Е.В. Синицин // Физика металлов и металлургия. - 1985. - Т. 59. - С. 481-488.

93. Hadimani, R.L. Determination of Curie temperature by Arrott plot technique in Gd5(SixGe1-x)4 for x > 0.575 / R.L. Hadimani, Y. Melikhov, J.E. Snyder, D.C. Jiles // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2008. - V. 320. - P. e696-e698.

94. Balli, M. A study of magnetism and magnetocaloric effect in Ho1-xTbxCo2 compounds / M. Balli, D. Fruchart, D. Gignoux // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2007. - V. 314. - P. 16-20.

95. Shimizu, J. Volume dependence of the first-order transition temperature for RCo2 compounds / J. Shimizu and M. Inoue // J. Phys. F: Met. Phys. - 1982.

- V. 12. - P. 1811-1819.

96. Bromme, P. E. A generalization of the Inoue-Shimizu model / P. E. Bromme // Physica B. - 1989. - V. - 154. - P. 197-202.

97. Gignoux, D. Magnetic properties of single crystals of GdCo2, HoNi2, and HoCo2 / D. Gignoux, F. Givord, R. Lemaire // Phys rev B. - 1975. - V. 12. -P. 3878-3884.

98. Clark, A.E. Huge magnetocrystalline anisotrope in cubic rare-earth-Fe2 compounds / A.E. Clark, H.S. Belson, N. Tamagawa // Phys. Letters. -1972. - V. 41. - P. 160-162.

99. Кудреватых, Н. В. Магнитный момент, магнитная анизотропия и магнитострикция монокристаллов редкоземельных соединений типа RFe2 (R = Dy, Ho, Er) / Н.В. Кудреватых, В.Н. Москалев, А.В. Дерягин, А.В. Андреев, С.М. Задворкин // Украинский физический журнал. -1981. - V. 26. - P. 1734-1737.

100. Clark, A.E. Magnetostrictive rare-earth - Fe2 compounds. Ferromagnetic materials (ed. E.P. Wohlfarth). - Amsterdam: North-Holland, 1982. - V. 1 - ch. 7. - P. 531-589.

101. Higuchi, Y. Anisotropic magnetization in DyCo2 single crystal / Y. Higuchi, H. Sugawara, Y. Aoki, H. Sato //, J. Phys. Soc. Jpn. - 2000. - V. 69. - P. 4114-4115.

102. Besnus, M.J. On the magnetic properties of Gd(Fe1-xAlx)2 compounds / M.J. Besnus, A. Herr and G. Fischer // J. Phys. F: Met. Phys. - 1979. - V. 9. - P. 745-751.

103. Никитин, С.А. Магнитная структура в кристаллических и аморфных материалах / С.А. Никитин // Соросовский образовательный журнал. - 1997. - V. 11. - P. 87-95.

104. Mican, S. Magnetic behaviour of Er1-xZrxFe2 intermetallic compounds / S. Mican, D. Benea, S. Mankovsky, S. Polesya, O. Ginsca, R. Tetean // J. Phys.: Condens. Matter. - 2013. - V. 25. - P. 466003.

105. Казаков, А.А. Намагничивание двухподрешеточных анизотропных ферромагнетиков / А.А. Казаков, В.А. Реймер, А.В. Дерягин, Н.В. Кудреватых // ФТТ. - 1976. - V. 18. - P. 284.

106. Nikitin, S.A. Magnetocaloric effect in compounds of rare-earth metals with iron / S.A. Nikitin, E.V. Talalaeva, L.A. Chernikova, A.S. Andreenko // JETP. - 1974. - V. 38. - P. 1028-1030.

107. Rhyne, J.J. Metallic hydrides. Magnetic properties of laves-phase rare earth hydrides / J.J. Rhyne, G.E. Fish, S.G. Sankar, W.E. Wallace // J. de Phys. Colloq. C5. - 1979. - V. 40. - P. C5-209-C5-210.

108. Fish, G.E. Effect of hydrogen on sublattice magnetization of Laves-phase rare earth iron compounds / G.E. Fish, J.J. Rhyne, S.G. Sankar and W.E. Wallace // J. Appl. Phys. - 1979. - V. 50. - P. 2003.

109. Viccaro, P.J. Magnetic properties of DyFe2H2 from 57Fe, 161Dy Mossbauer effect and magnetization measurements / P.J. Viccaro, J.M.

Friedt, D. Niarchos, B.D. Dunlop, G.K. Shenoy, A.T. Aldred, D.G. Westlake // J. Appl. Phys. - 1979. - V. 50. - P. 2051.

110. Moon, R. Magnetic structure of rare-earth-cobalt (RCo2) intermetallic compounds / R. Moon, W.C. Koehler, J. Farrel // J. Appl. Phys. - 1965. - V. 36. - P. 978.

111. Moreau, J.M. Neutron diffraction study of the Ho-Fe system // J.M. Moreau, C. Michel, M. Simmons, T.J. O'keefe, W.J. James // J. Phys. Colloques. - 1971. - V. 32. - P. C1-670-C1-671.

112. Zhang, H. Large magnetocaloric effects of RFeSi (R = Tb and Dy) compounds for magnetic refrigeration in nitrogen and natural gas liquefaction / H. Zhang, Y. J. Sun, E. Niu, L. H. Yang, J. Shen, F. X. Hu, J. R. Sun, B. G. Shen // Applied physics letters. - 2013. - V. 103. - P. 202412.

113. Chzhan, V.B. Effect of Tb and Al substitution within the rare earth and cobalt sublattices on magnetothermal properties of Dy05Ho05Co2 / V.B. Chzhan, E.A. Tereshina, A.B. Mikhailova, G.A. Politova, I.S. Tereshina, V.I. Kozlov, J. C ' wik, K. Nenkov, O.A. Alekseeva, A.V. Filimonov // J. Magn. Magn. Mater. - 2017. - V. 432. - P. 461-465.

114. Singh, N.K. Heat capacity and magnetoresistance in Dy(Co,Si)2 compounds / N.K. Singh, K.G. Suresh, A.K. Nigam, S.K. Malik // J. Appl. Phys. - 2005. - V. 97. - P. 10A301-10A301-3.

115. Haldar, A. Magnetic, magnetocaloric and neutron diffraction studies on TbNi5-xMx (M = Co and Fe) compounds / A. Haldar, I. Dhiman, A. Das, K.G. Suresh, A.K. Nigam // J. Alloys Compd. - 2011. - V. 509. - P. 37603765.

116. Ikeda, S. Critical phenomena in amorphous ferromagnetic alloys 1. Specific heat measurement / S. Ikeda and Y. Ishikawa // J. Phys. Soc. Jpn. -1980. - V. 49. - P. 950.

117. Liu, J.P. Magnetic coupling in rare-earth compounds RFe2 and RFe3. / J.P. Liu, F.R. DeBoer, K.H.J. Buschow // J. Magn. Magn. Mater. - 1991. -V. 98. - P. 291-297.

118. Belorizky, E. Evidence in rare-earth - transition metal intermetallics for a systematic dependence of R-M exchange interaction on the nature of the R atom / E. Belorizky, M.E. Fremy, J.P. Gavigan, D. Givord, H.S Li // J. Appl. Phys., 1987, v. 61, p. 3971-3973.

119. Mondal, R. Large magnetic entropy change and relative cooling power in the rare earth intermetallic HoCo025Ni175 compound / R. Mondal, R. Nirmala, J. Arout Chelvane, S.K. Malik // J. Magn. Magn. Matter. -2015. - V. 393. - P. 376-379.

120. Baranovskiy, A.E. Electronic structure and magnetic properties of GdM2 compounds / A.E. Baranovskiy, G.E. Grechnev, I.V. Svechkarev, O. Eriksson // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2003. - V. 258259. - PP. 520-522.

121. Michor, H. Influence of doping elements (Y, Fe, V) on magnetic properties of RM2 (R = Gd, Er; M = Fe, Co, Ni) Laves phases and their hydrides / H. Michor, B. Kotur, O. Myakush and G. Hilscher // J. Phys.: Conf. Ser. - 2011. - V. 289. - PP. 012018.

122. Kotur, B. Influence of doping elements (Y and Fe) on crystal structure and electrical resistivity of the RNi2 (R = Gd, Er) compounds / B. Kotur, O. Myakush, H. Michor, E. Bauer // Journal of Alloys and Compounds. - 2010. - V. 499. - P. 135-139.

123. Yano, K. Detection of Ni magnetic moment in GdNi2 compound by magnetic Compton profile (MCP) method / K. Yano, Y. Tanaka, I. Matsumoto, I. Umehara, K. Sato, H. Adachi, H. Kawata // J. Phys.: Condens. Matter. - 2006. - V. 18. - P. 6891-6895.

124. Baranov, N.V. Enhanced magnetic entropy in GdNi2 / N.V. Baranov,

A.V. Proshkin, E.G. Gerasimov, A. Podlesnyak, J. Mesot // Physical Review

B. - 2007. - V. 75. - P. 092402.