Магнитострикционный и магнитокалорический эффекты в соединениях редкоземельных металлов с железом и кобальтом со структурой фаз Лавеса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Политова, Галина Александровна

• Политова, Галина Александровна
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Политова, Галина Александровна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 6 ГЛАВА 1. СТРУКТУРА И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ

ЯТ2 (Т = ¥е, СО) (ПО ЛИТЕРАТУРНЫМ ДАННЫМ)

1.1. Кристаллическая структура интерметаллических

соединений ЯТ2

1.2. Магнитные свойства соединений К(Ре,Со)2. Теоретические аспекты

1.2.1. Обменные взаимодействия

1.2.2. Эффекты кристаллического поля и

магнитная анизотропия

1.2.3. Спин-переориентационные переходы (СПП)

1.3. Магнитострикционные свойства соединений

1.3.1. Спонтанная магнитострикция и

тепловое расширение

1.3.2. Индуцированная внешним магнитным

полем магнитострикция

1.4. Магнитокалорические свойства

1.4.1. Природа магнитокалорического эффекта

1.4.2. Методы определения МКЭ

1.4.3. Перспективы технических приложений 36 1.5 Магнитные свойства соединений РЗМ - (Ре,Со)2

1.5.1. Магнитные свойства соединений КРе2

1.5.2. Поиск новых многокомпонентных магнитострикционных составов на основе ЯБе2

1.5.3. Магнитострикционные свойства

соединений (ТЬ,Бу)Ре2

1.5.4. Магнитные свойства соединений ЯСо2

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Получение образцов и контроль их качества

2.1.1. Получение образцов

2.1.2. Структурное состояние полученных образцов

2.1.3. Элементный анализ и микроструктурные исследования полученных образцов

2.2. Измерение намагниченности

2.2.1. Измерение намагниченности

с помощью вибрационного магнитометра

2.2.2. Измерение намагниченности

с помощью СКВИД магнитометра

2.3. Измерение магнитострикции и теплового расширения

2.3.1. Установка с использованием электромагнита ФЛ-1

2.3.2.Установка с использованием

сверхпроводящего магнита Oxford в сильных магнитных полях

2.4. Измерение теплоемкости

2.5. Измерение магнитокалорического эффекта

ГЛАВА 3. МАГНИТНЫЕ И МАГНИТОУПРУГИЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ RT2 СО СКОМПЕНСИРОВАННОЙ МАГНИТНОЙ

АНИЗОТРОПИЕЙ

3.1 .Соединения Tbo^Dyo73Fe2-xCox

3.1.1. Магнитные свойства системы соединений

3.1.2. Магнитоупругие свойства

3.2.Соединения Tb0.35Dy0.45Er0.2Fe2.xCox

3.2.1. Магнитные свойства системы соединений

3.2.2. Магнитоупругие свойства

3.3. Соединения Tb0.23Dy0.27Ho05Fe2-xCox

3.3.1. Магнитные свойства системы соединений

3.3.2. Магнитоупругие свойства Выводы по главе

84 86

ГЛАВА 4. МАГНИТНЫЕ, МАГНИТОУПРУГИЕ И

МАГНИТОТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ RR'R"Co2

4.1. Соединение Tbo.3Dyo.7C02

4.1.1. Намагниченность

4.1.2. Теплоемкость

4.1.3. Магнитокалорический эффект

4.1.4. Магнитострикционные свойства и

тепловое расширение

4.2. Соединения (Tbo.45Dy0.55)i-xErxCo2

4.2.1. Намагниченность

4.2.2. Теплоемкость

4.2.3. Магнитокалорический эффект

4.2.4. Магнитострикционные свойства и

тепловое расширение

4.3. Соединения (Tbo.45Dyo.55)i-xHoxCo2

4.3.1. Намагниченность

4.3.2. Теплоемкость

4.3.3. Магнитокалорический эффект

4.3.4. Магнитострикционные свойства и

тепловое расширение

4.4. МКЭ в области комнатной температуры

4.4.1. Влияние замещения кобальтом железа

на МКЭ соединений (Tb,Dy,Ho)Co2

4.4.2. Соединения (TbxDyyGd,.x.y)Co2

4.5. Взаимосвязь магнитострикционного и

магнитокалорического эффектов

Выводы по главе 4

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА 138 СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

БЛАГОДАРНОСТИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Магнитострикционный и магнитокалорический эффекты в соединениях редкоземельных металлов с железом и кобальтом со структурой фаз Лавеса»

ВВЕДЕНИЕ

Редкоземельные (РЗ) металлы, а также сплавы и соединения на их основе, широко известны в науке и технике благодаря своим уникальным магнитным свойствам. Огромный вклад в изучение данного класса соединений внесли отечественные научные школы, созданные C.B. Вонсовским, Е.М. Савицким, К.П. Беловым, Е.И. Кондорским и другими известными учеными.

Особое место среди многочисленных редкоземельных интерметаллидов занимают соединения RT2 (где R - РЗ элемент, Т = Fe, Со) - фазы Лавеса с кубическим типом структуры. Возможность получения монокристаллических образцов, сравнительно простая атомно-кристаллическая и магнитная структура этих соединений, делает их удобными объектами для проведения экспериментальных исследований и теоретических оценок. Комплексные исследования магнитных, электрических, магнитоупругих и

магнитотепловых свойств соединений RT2 с различными РЗ элементами позволяют не только провести анализ этих характеристик в рамках современных теоретических моделей, но и прогнозировать многокомпонентные составы соединений с заранее заданными свойствами.

Известно [1-3], что ряд соединений со структурой фаз Лавеса на основе Fe обладает гигантскими значениями магнитострикции как в области низких температур, так и в области комнатной (Терфенол-Д - Tbo.3Dyo?Fe2 [4]). В последние годы весьма актуальна проблема создания таких магнитострикционных материалов, которые бы обладали высокими значениями магнитострикции насыщения, а так же высокими значениями магнитострикционной восприимчивости в заданном интервале температур и магнитных полей. Это связано прежде всего с возможностью широкого использования данных соединений в качестве ультразвуковых преобразователей, сенсоров, датчиков перемещений в гидролокации,

оптоэлектронике, гидравлике и автоматике [5, 6].

Кроме того, соединения типа RT2 на основе Со в области температур Кюри демонстрируют наряду со значительным по величине магнитострикционным эффектом, также и магнитокалорический эффект (МКЭ) [7-10]. Магнитное охлаждение, основанное на МКЭ, давно и успешно применяется для получения сверхнизких температур. В настоящее время ведущими исследовательскими центрами мира (Ames Laboratory (США, Айова), Университет Three Rivers (Канада, Квебек), Astronautics Corporation of America (США, Висконсин) и др.) проводятся работы по поиску новых материалов с гигантским МКЭ для применения их в энергетике, авиационно-космической промышленности, медицине. Ведутся работы по созданию рефрижераторов, работающих при климатических температурах на основе как уже известных материалов с большим МКЭ (Gd), так и новых соединений (Gd5(Si,Ge)4, La(Fe,Si)i3, их гидридов и др. [8, 9]). Актуальность создания магнитных рефрижераторов диктуется глобальными проблемами мирового энергопотребления и загрязнения окружающей среды в результате выбросов вредных газов, образующихся при работе современных холодильных устройств.

Все выше сказанное свидетельствует о том, что исследование магнитных, магнитоупругих и магнитокалорических свойств редкоземельных интерметаллических соединений со структурой фаз Лавеса является актуальным как с фундаментальной, так и с практической точки зрения.

Целью работы является исследование магнитострикционного и магнитокалорического эффектов в многокомпонентных соединениях тяжелых редкоземельных металлов с железом и кобальтом RR'R"(Fe,Co)2 со структурой фаз Лавеса.

В соответствии с целью работы поставлены следующие задачи:

- анализ влияния различных замещений в подрешетках РЗ и Бе на магнитную анизотропию и магнитострикцию соединений типа КРе2 и установление основных закономерностей формирования высоких магнитных характеристик в зависимости от состава соединений КК'Я'Тег-хСох ( 0 < х < 2, Я = ТЬ, Бу, Но, Ег);

- комплексное исследование магнитных, магнитоупругих и магнитотепловых свойств многокомпонентных соединений на основе кобальта типа КЛ'И"Со2 (Я = ТЬ, Бу, Но, Ег, ва);

- установление взаимосвязи магнитострикционного и магнитокалорического эффекта в исследуемых соединениях, оценка различных энергетических вкладов в величину МКЭ;

- целенаправленный поиск новых материалов для магнитострикторов и магнитных рефрижераторов, работающих в области заданных температур, с оптимальными рабочими характеристиками.

Научная новизна

На основании комплексного исследования структуры, магнитных и магнитострикционных свойств многокомпонентных систем КК.'К"Ре2-хСох (Я = ТЬ, Бу, Но, Ег 0 <х < 2) экспериментально подтверждено, что уменьшение магнитокристаллической анизотропии (вследствие ее компенсации как в подрешетке РЗМ, так и в подрешетке Зё - переходного металла) позволяет достичь высоких значений магнитострикционной восприимчивости (ЭАУЭН) в исследованных соединениях. Определены составы Tb0.35Dy0.45Er0.2Fe0.7Coи и ТЬо.2зОуо.27Ноо.5ре,.8Соо.2 со значениями начальной магнитострикционной восприимчивости, превышающими значения для терфенола - Д при комнатной температуре в магнитных полях до 0.15 Тл.

В многокомпонентных соединениях МЖ'Сог (Я = ТЬ, Оу, Но, Ег, в(1) в

8

области температуры Кюри исследован МКЭ прямым методом и определены составы со значительным (до 1.5 К/Тл) по величине МКЭ. Проведена оценка величины МКЭ косвенными методами. Получено хорошее соответствие как для соединений, демонстрирующих переход II, так и I рода. На основании экспериментально полученных данных о магнитострикции и МКЭ исследуемых соединений подтверждена прямая зависимость между величинами объемной магнитострикции и МКЭ. Установлено, что в данном классе соединений вклад магнитоупругой энергии в энергию, выделяющуюся при МКЭ, может составлять более 30%. Анализ результатов проведенных комплексных исследований позволяет осуществлять целенаправленный поиск новых магнитокалорических материалов.

Практическая значимость

Предложены соединения Tbo.35Dyo.45Ero.2Feo.7C01 .3 И

Tb0.23Dy0.27Ho0.5Fe1.8Co0 2 на базе которых возможна разработка перспективных материалов для магнитострикторов, работающих в слабых магнитных полях.

Впервые предложены составы ТЬо.20уо.8-хСёхСо2 с одинаковым по величине МКЭ, температуры Кюри которых варьируются в широком интервале температур (240 - 300 К), что важно при разработке материалов для рефрижераторов, работающих в режиме каскадного охлаждения.

Работа велась при поддержке грантов РФФИ ( 04-03-32194-а, 06-03-32850-а, 09-03-12103-офи_м, 10-02-00721-а, 10-03-00848-а).

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Политова, Галина Александровна

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе теоретических расчетов, выполненных в рамках модели одноионной анизотропии, и экспериментальных данных по температурным зависимостям констант МКА соединений ЫРе2 найдены и синтезированы новые многокомпонентные системы Ы1'К'Те2 со структурой типа фаз Лавеса (где II = ТЬ, Бу, Но, Ег) с компенсированной магнитной анизотропией в РЗ подрешетке (за счет использования РЗ металлов с разными знаками констант МА первого и более высоких порядков). Для компенсации МА в подрешетке железа проведено частичное замещение атомов железа атомами кобальта.

2. Выполнено комплексные исследования структуры, магнитных и магнитострикционных свойств многокомпонентных систем ТЬ0 270уолзРе2. хСох, ТЬ0 збОуо 45ЕГ0 2Ре2хСох и ТЬ0.23Оу0 27Но0 5Ре2.хСох, 0 < х <2. Для всех трех систем соединений при малых замещениях железа на кобальт (до х = 0.6) обнаружен рост температур Кюри, намагниченности насыщения, магнитострикции насыщения.

3. Установлено, что уменьшение магнитокристаллической анизотропии, вследствие ее компенсации как в подрешетке РЗМ, так и в подрешетке 3с1 -переходного металла позволяет достичь высоких значений магнитострикционной восприимчивости

4. Впервые для многокомпонентных соединений (ТЬ0.45Оу0 55)1^хСо2, (где Я = Но, Ег) и ТЬ0,2Оу0.8-хОс1хСо2 ( х = 0.3, 0.4, 0.5) изучен МКЭ прямым и косвенным методом. Получено хорошее соответствие величин МКЭ, полученных различными методами как для соединений, демонстрирующих переход II, так и I рода, вследствие отсутствия заметного по величине магнитного гистерезиса.

5. Для новых многокомпонентных соединений (ТЬ0.45Оу0.55)1-хКхСо2, (где И. = Но, Ег) исследована взаимосвязь магнитострикционного и магнитокалорического эффектов. Экспериментально подтверждена прямая зависимость величин объемной магнитострикции и МКЭ данных соединений. Установлено, что вклад магнитоупругой энергии в энергию, выделяющуюся при МКЭ, может быть значительным и составлять более 30%.

6. Установлено, что в системе ТЬо.2Оуо.8-хОс1хСо2 варьирование концентрации гадолиния 0.3 < х < 0.5 позволяет получить составы с температурами магнитного фазового перехода от 240 до 300 К, постоянным по величине МКЭ (АТаС1 = 1.2 К при Ац0Н = 1.8 Тл). Данные соединения являются перспективными при использовании в магнитных рефрижераторах, работающих в режиме каскадного охлаждения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Политова, Галина Александровна, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ _ •>

1. Белов К.П., Левитин Р.З., Никитин С.А., Соколов В.И. Явление аномально высокой магнитострикции в редкоземельных и урановых соединениях. Открытие №225 по Госреестру, 14 февраля 1980 г.

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

3. Clark А.Е., Magnetostrictive RFe2 intermetallic compounds // Handbook on the Physics and Chemistry of Rare^-Earth, ed. by K.A. Gschneider, North-Holland publishing company, 1979, p. 231-258.

4. Clark A.E. and Savage H.T., US Patent No. 3,949,351, 6 April 1976.

5. Koon N.C., Williams C.M., Das B.N., Giant magnetostriction materials// J. Magn.Magn.Mater., 1991, v. 100, p. 173.

6. Clark A.E., Teter J.P., Wun-Fogle M., Anisotropy compensation and magnetic striction in TbxDyi.x(Fe,.xTY),.9 H J- Appl. Phys., 1991, v. 69, p. 5771.

7. Fo'ldeaki M., Schnelle W., Gmelin E., Benard P., Koszegi В., Gigue're A., Chahine R., Bose Т.К., Comparison of magnetocaloric properties from magnetic and thermal measurements // J. Appl. Phys. 1997, v.82(l), p. 309-316.

8. Tishin A.M., Spichkin Y.I., The magnetocaloric effect and its applications // Bristol and Philadelphia, Institute of Physics Publishing, 2003, 475 pp.

9. Gschneidner K.A., Pecharsky ;.V.K:," Tsokol A.O., Recent developments in madnetocaloric materials // Rep. Prog. Phys. 2005. v. 68. p. 1479-1539.

10. Nikitin S.A., Tishin A.M., Magnetocaloric effect in HoCo2 compound // Gyogencs, 1991, v. 31, p. 166.

11. Тейлор К., Интерметаллические соединения редкоземельных металлов // Москва, Мир, 1974, 154 с.

12. Deportes J., Givord D., Lemair R., Nagai H., Long period superlattices due to ordering of pairs of substitution atoms in RM5 Haucke phases // J.Less. Comm. Met., 1975, v.40,p. 299-304.

13. Wallace W.E., Rare earth permanent magnets // Progr. Solid St. Chem. 1985, v. 16, p. 126.

14. Илюшин A.C., Введение в структурную физику редкоземельных интерметаллических соединений // Изд-во МГУ, Москва, 1991, 176 с.

15. Илюшин А. С., Основы структурной физики редкоземельных интерметаллических соединений // Изд-во МГУ, Москва, 2005, 174 с.

16. Laves F. Advances in X-ray Analysis // New-York, 1963. V. 3 p. 137.

17. Пирсон У., Кристаллохимия и физика металлов и сплавов. Т.1, 2. // Москва, Мир, 1977.

18. Буравихин В.А., Егоров В.А., Кристаллическая структура редкоземельных интерметаллидов // Иркутск, 1976. 280 с.

19. Crangle J., Ross J.W., The magnetization of ferromagnetic cubic Laves phase compounds of rare earths with transition elements // Metals and alioys, 1964, v. 5, p. 240-243.

20. Cannon J.F., Robertson D.Z., Hall H.T., Synthesis of lanthanide iron Laves phases of high pressures and temperatures // Mat.Res.Bull., 1972, v.7, №1, p.5-12.

21. Dwight A.E., Factors controlling the occurence of Laves phases and AB5 compounds anong transition elements // Trans. ASM. 1961, v. 53, p. 479-950.

22. Nassau K., Cherry L.V., Wallacee W.E., Intermetallic compounds between lanthanous and transition metals of the first long period // J. Phys. Chem. Solids, 1960, v. 16, p. 123-130.

23. Крипякевич П.И., Теслюк М.Я., Франкевич Д.П., Новые соединения типа MgCu2 в сплавах РЗМ с Fe, Со, Ni // Кристаллография, 1964, т. 9, с. 422-423.

24. Бозорт P.M. Ферромагнетизм. // Москва: Изд-во иностр. лит., 1956, 784 с.

25. Radwanski R.J., Franse J.J.M., Verhoer R., Magnetic interaction in 3d-4f compounds // J. Magn.Magn.Mater., 1990, v. 83, № 1, p. 127-129.

26. Belorizky E., Fremy M.A., Givord D., Li H.S., Evidence in rare-earth (R) -transition metal (M) intermetallics for a systematic dependence of R-M exchange

interaction on nature of the R atom I I J. Appl.Phys., 1987, v. 61, № 8, p. 39713973.

27. Li J.P., de Boer F.R., de Chatel P.F., Coehoorn R., Bushow K.H.J., On the 4f-3d exchange interaction in intermetallic compounds // J. Magn.Magn.Mater., 1994, v. 132, p. 159-179.

28. Givord D., Lemaire R. Magnetic transition and anomalous thermal expansion inR2Fe,7 compounds // IEEE Trans.Magn., 1974, v. MAG10(2), p. 109-113.

29. Goodenough J.B., Magnetism and the Chemical Bond. // Interscince Publ., New York, 1963.

30. Stefanski P., Kowalczyk A., Wrzeciono A., Structural and magnetic properties of RFei0Cr2 compounds // J.Magn.Magn.Mater., 1989, v.81, p.155-158.

31. Вонсовский C.B., Магнетизм // Москва: "Наука", 1971, 1032 с.

32. Bloch D., Edwards D. M., Shimizu M. and Voiron J., First order transition in ACo2 compounds // J. Phys. F: Met. Phys., 1975, v. 5, p. 1217.

33. Cyrot M., Lavagna M., Magnetism of the rare earth, 3d - Theoretical review // J. Phisique, 1979, v. 40, p.763.

34. Khmelevskyi S., Mohn P., The order of the magnetic phase transitions in RCo2 (R = rare-earth) intermetallic compounds // J. Phys.: Condens. Matter., 2000, v. 12, № 45, p. 9453-9464.

35. Gratz E. and Markosyan A.S., Physical properties of RCo2 Laves phases // J. Phys.: Condens. Matter., 2001, v.13, № 23, p. 385-413.

36. Левитин Р.З. Макосян A.C., Зонный магнетизм // УФН, 1988, т.155, с.647.

37. Due N. Н. and Goto Т., Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths 1999, vol. 26, ed K. A. Gschneidner Jr. and L. Eyring (Amsterdam: Elsevier), ch. 171, p.177.

38. Buschow K.H.J., Intermetallic compounds of rare-earth and 3d transition metals // Rep. Progr. Phys., 1977, v. 40, p. 1179.

39. Kirchmayr H.R., Poldy C.A., Magnetism in rare-earth 3d intermetallics //

J.Magn. and Magn. Mater., 1978, v. 8, p. 1.

40. Никитин C.A. Магнитные свойства редкоземельных металлов и сплавов. // Изд-во МГУ, Москва, 1989, 248 с.

41. Bozorth R., Phys. Rev. 1936, v. 50, p. 1076.

42. Белов К.П., Звездин A.K., Кадомцева A.M., Левитин Р.З., Переходы спиновой переориентации в редкоземельных магнетиках // УФН, 1976, т. 119, с. 447^86.

43. Белов К.П., Звездин А.К., Левитин Р.З. и др., Спин-переориентационные переходы в кубических магнетиках. Магнитная фазовая диаграмма тербий-иттриевых феррит-гранатов // ЖЭТФ, 1975, Т.68, вып.31, С.1189-1202.

44. Никитин С.А. Влияние магнитного упорядочения на упругие свойства твердых тел (магнитоупругие эффекты) // Соросовский образовательный журнал, №6, 1997, с. 108 — 114.

45. Aleksandryan V.V., Levitin R.Z., Markosyan A.S., Snegirev V.V. and Shchurova A.D., Properties of isotropic and anisotropic magnetoelastic interactions of intermetallic RCo2 compounds // Sov. Phys., JETP, 1987, v.65, p.502.

46. Tsuya N., Clark A.E. and Bozorth R., Proc. Int. Conf. on Magnetism (Nottingham) 1964, p. 250.

47. Weiss P., Piccard A., Sur in nouveau phenomene magnetocalorique // C.R.Ac. Sei, Paris, 1918, т. 166, p.352

48. Белов К.П. Магнитотепловые явления в редкоземельных магнетиках. //Москва: Наука, 1990, 159 с.

49. Вонсовский C.B., Температурная зависимость магнитной анизотропии монокристаллов кобальта // ЖЭТФ, 1938, т.8, с. 1104

50. Киренский Л.В., Магнетизм // Москва: Академия наук СССР, 1967

51. Pecharsky V.P., Gschneidner К.A., Magnetocaloric effect and magnetic refrigeration // J.Magn. and Magn. Mater., 1999, v.200, p. 44-56

52. Pecharsky V.P., Gschneidner K.A., Magnetocaloric effect from indirect measurements: Magnetization and heat capacity // J. Appl. Phys. 1999, v. 86, p. 565.

53. Steyert W.A., Stirling - cycle rotating magnetic refrigerators and heat engines for use near room temperature // J. Appl. Phys., 1978, v. 49, p. 1216.

54. Kirol L.D., Dacus M.W., Rotary recuperative magnetic heat pump // Adv. Cryog. Eng., 1987, v. 33, p. 757.

55. Zimm C., Jastrab A., Sternberg A., Pecharsky V.K., Gschneidner Jr. K.A., Osborne M., Anderson I., Description and performance of a near-room temperature magnetic refrigerator // Adv. Cryog. Eng., 1998, v. 43, p. 1759-1766.

56. Андреенко A.C., Белов К.П., Никитин C.A. Тишин A.M., Магнитокалорический эффект в редкоземельных магнетиках // Успехи физических наук, 1989, т. 158, вып. 4, с. 553- 579.

57. Rowe A., Tura A., Experimental investigation of a three-material layered active magnetic regenerator // International Journal of Refrigeration, 2006, v. 29, p. 1286 -1293.

58. Tetsuji Okamuraa, Kazuhiko Yamadaa, Naoki Hiranob, Shigeo Nagaya, Performance of a room-temperature rotary magnetic refrigerator // International Journal of Refrigeration, 2006, v. 29, p. 1327-1331.

59. Russek Steven L., Zimm Carl В., Potential for cost effective magnetocaloric air conditioning systems // International Journal of Refrigeration, 2006, v. 29, p. 1366-1373.

60. Chen J.C., Yan Z.J., The effect of field-dependent heat capacity on regeneration in magnetic Ericsson cycles // J.Appl Phys., 1991, v.69(9), p. 62456247.

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

62. Pecharsky V.K., Gshnejdner K.A., Giant Magnetocaloric Effect in Gd5(Si2Ge2) // Jr. Phys. Rev. Lett, 1997, v. 78, p. 4498.

63. Fujita A, Fujieda S, Hasegawa Y, Fukamichi K, Itinerant electron magnetic transition in La(FexSii-x)i3 intermetallic compounds and their hydrides // Phys. Rev. B, 2003, v.67, p.104416 1-12.

64. Tegus O, Bruck E, Zhang L, Dagula, Buschow K.H.J, De Boer F.R, Magnetic-phase transitions and magnetocaloric effects // Physica B, 2002, p. 174192.

65. Nikitin S.A, Myalikguliev G, Tishin A.M., Annaorazov M.P, Asatrjan K.A, Tyurin A.L, The magnetocalric effect in Fe0.49Rh0.51 compound // Phys.Lett. A, 1991, v. 148, p. 363.

66. Tishin A.M. Magnetic therapy of malignant neoplasms by injecting material particles with high magnetocaloritic effect and suitable magnetic phase transition temperature // Patent number: EP1897590- Al, 2008.

67. Тишин A. M, Спичкин Ю. И. Магнитная гипертермия // Сборник тезисов XVIII Международной конференции по постоянным магнитам. - Москва, 2011, с. 58.

68. Wijn H.P.J, Burzo Е, Chelkowski A, Kirchmayr H.R, Compounds between rare earth elements and 3d, 4d or 5d elements // Landolt-Bornstein New Series, Vol. III/19 d2 (Springer, Berlin), 1990, 469 p.

69. Белов К. П, Катаев Г. И, Левитин Р. 3, Никитин С. А, Соколов В. И, Гигантская магнитострикция // УФН, 1983, т. 140, с. 271-313.

70. Wun-Fogle М, Restorff J.B, Clark А.Е, Lindberg J.F. // J.Applied Physics, 1998, v. 83, no. 11, p. 7279 - 7281.

71. Wang B.W, Busbridge S.C, Li Y.X, Wu G.H, Piercy A.R, Magnetostriction and magnetization process of Tb0.27Dy0.73Fe2 single crystal // J. Magn.Magn.Mater, 2000, v. 218 , p. 198-202.

72. Yan J.C, Lu S.X, Xie X.Q, Zhou Z.G, Yang S.Q, He S.Y, An alignment

evaluation method for polycrystalline Terfenol-D based on magnetostriction effect // J. Magn.Magn.Mater., 2001, v. 234, p. 431-436.

73. Palit Mithun, Chelvane J. Arout, Pandian S., Raja M. Manivel, Chandrasekaran V., Phase relationship, magnetic properties and Mossbauer studies in as cast and directionally solidified Tbo.3Dyo.7Fe1.95 // Materials characterization, 2009, v. 60, p. 40-43.

74. Klimker H., Rosen M., Elastic properties of polycrystalline rare-earth-cobalt Laves compounds // J. Magn.Magn.Mater., 1978, v. 7, №1-4, p. 361-364.

75. Burzo E., Crystallographic, magnetic and E.P.R. studies of rare-earth and yttrium-cobalt Laves phases. // Int. J. Magnetism, 1972, v. 3, p. 161-170.

76. Hendy P., Lee E.W., A powder neutron diffraction study of some rare-earth-Co2 compounds // Phys. Stat. Sol. A, 1978, v. 50, p. 101-107.

77. Gigonoux D., Givord F., Schweizer J., Polarized neutron study of HoCo2 // J. Phys. F. Metall Phys, 1977, v.7, № 9, p. 1823-11834.

78. Moon R.M., Koehler W.C., Farrell J., Magnetic structure of intermetallic rare-earth-cobalt (RCo2) compounds // J. Appl. Phys, 1965, v. 36, №5, p. 978-979.

79. Gigonoux D., Givord D., Givord F., Koehler W.C., Moon R. M. Polarized neutron study ofTmCo2 // Phys. Rev.B, 1976, v. 14, № 1, p. 1 62-171.

80. Zhuang Yinghong, Chen Xiang, Kaiwen Zhou, Kefeng Li, Chunhua Ma, Phase structure and magnetocaloric effect of (Tbi_xDyx)Co2 alloys // Journal of rare earths, 2008, v. 26, № 5, p. 249- 752.

81. Kunming Gu, Junqin Li, Weiqin Ao, Yongxi Jian, Jiaoning Tang, The magnetocaloric effect in (Dy,Tb)Co2 alloys // Journal of Alloys and Compounds, 2007, v.441, p. 39-42.

82. Balli M., Fruchart D., Gignoux D., Magnetic behaviour and experimental study of the magnetocaloric effect in the pseudobinary Laves phase Eri-xDyxCo2 // Journal of Alloys and Compounds , 2011, № 509, p. 3907-3912.

83. Dunhui Wang, Haidong Liu, Shaolong Tang, Sen Yang, Songling Huang,

Youwei Du, Magnetic properties and magnetocaloric effects in (GdxDyi-x)Co2 compounds // Physics Letters A.-2002.-V. 297/-P. 247-252

84. Liu X.B., Altounian Z., Magnetocaloric effect in (Eri-xGdx)Co2 pseudobinary compounds // J. Magn.Magn.Mater., .-2005.-V. 292.-P. 83-88

85. Zhou K.W., Zhuang Y.H., Li J.Q., Deng J.Q., Zhu Q.M., Magnetocaloric effects in (Gd,-xTbx)Co2 // Solid State Communications.-2006.-V. 137.-P. 275-277

86. Voiron J., Beille J., Vettier C. High pressure behaviour of rare earth-cobalt compounds // Sol.St. Com. - 1973 - v.13 p.201

87. Девятых Г.Г., Бурханов Г.С. Высокочистые, тугоплавкие и редкие металлы // Москва: Наука, 1993, 224 с.

88. Бурханов Г.С., Кольчугина Н.Б., Бурханов Ю.С., Высокочистые редкоземельные металлы — стратегический резерв для создания нового поколения материалов функционального назначения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — Москва, 2005. С. 13-32.

89. Buschow K.H.J. Rare earth - cobalt intermetallic compounds// Philips Res. Rep. - 1971.-V. 26.-№ l.-P. 49- 64.

90. Domagala R.F., Rausch J.J., Levinson D.W., The system Y-Fe, Y-Ni, Y-Cu // Trans. ASM 1961, v. 53, p. 137-155.

91. Novy V.F., Vickery R.C., Kleber E.V., The Gadolinium-Iron System // Trans. AIME 1961, v. 221, № 3, p. 580-584.

92. Roc G.J., Keefe T.J., The Fe-Ho Binary System // Metall Trans. 1970, v. 1, p. 2565-2568.

93. Van der Goot A.S., Buschow K.H.J., The Disprosium-Iron System: structural and magnetic properties of disprosium-iron compounds // J. Less-Comm. Met. 1970, v. 21, p. 151-157.

94. Колесниченко B.E., Терехова В.Ф., Савицкий E.M., Диаграмма состояния системы Er-Fe // Изв. АН СССР, Серия «Неорганические материалы» 1971, т. 7, № 3, с. 495^197.

95. Шелехов Е.В., Свиридова Т.А., Пакет прикладных программ для обработки результатов дифракционных исследований // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2000. - №8. - С. 43- 47.

96. Nizhankovskii V.I., Lugansky L.B., Vibrating sample magnetometer with a step motor // Meas. Sci. Technol., 200, v. 718, p. 1533-1537.

97. Legvold S., in: Ferromagnetic Materials, E.P. Wohlfarth (ed.), Elsevier, Amsterdam, 1980, Vol. l,p. 184.

98. Dariel M.P., Atzmony U., Int. J. Magnetism, 1973, v. 4, p. 213-218.

99. Кудреватых H.B. Спонтанная намагниченность, магнитокристаллическая анизотропия и анизотропная магнитострикция редкоземельных соединений на основе железа и кобальта. // Дисс.докт.физ.-мат. Наук, Екатеринбург, 1994 г.

100. Callen Е., Callen Н.В., Magnetostriction, forced Magnetostriction, and Anomalous Thermal Expansion in Ferromagnets // Phys. Rev., 1965, v. 139, p. 455-471.

101. Tianya Ma, Chengbao Jiang, Xiang Xu, Hu Zhang, Huibin Xu, The Co-doped Tbo.36Dyo.64Fe2 magnetostrictive alloys with a wide operating temperature range // J. Magn.Magn.Mater., 2005, v. 292, p. 317-324.

102. Arrot A., Noekes J.E., Approximate Equation of State For Nickel Near its Critical Temperature // Phys.Rev.Lett., 1967, v. 19, p. 786.

103. Gopal E.S.R., Specific heat at low temperatures // K.Mendelssohn, K.D. Timmerhaus (Eds.), The International Cryogenics Monograph Series, Heywood, London, 1966.

104. Duc N.H., Kim Anh D.T., Magnetocaloric effects in RCo2 compounds // J. Magn.Magn.Mater., 2002, v. 242-245, p. 873-875

105. Yiyin Zhu, Kai Asamoto Yuta Nishimura, Takaaki Kouen, Satoshi Abe, Koichi Matsumoto, Takenori Numazawa, Magnetocaloric effect of (ErxRi_x)Co2 (R = Ho, Dy) for magnetic refrigeration between 20 and 80 К // Cryogenics, 2011,

v. 51, p. 494-498.

106. Balli M., Fruchart D., Gignoux D., The influence of gadolinium on magnetism and magnetocaloric properties of H0C02 alloy // Journal of Alloys and Compounds 2008, v.455, p. 73-76.

107. Pecharsky V.K., Gschneidner Jr. K.A., Mudryk Ya., Paudyal Durga, Making the most of the magnetic and lattice entropy changes // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2009, v. 321, p. 3541-3547.

108. Cwik J., Palewski Т., Nenkov K., Gutfleisch O., Klamut J., The influence of Er substitution on magnetic and magnetocaloric properties of Dyi-xErxCo2 solid solutions //Intermetallics, 2011, v. 19, 11, p. 1656-1660.

109. Singh Niraj K., Suresh K.G., Nigam A.K., Malik S.K., Coelho A.A., Gama S., Itinerant electron metamagnetism and magnetocaloric effect in RCo2-based Laves phase compounds // J. Magn.Magn.Mater., 2007, v. 317, p. 68-79.

110. Левитин P.3., Маркосян A.C., Снегирев B.B. Гигантская анизотропная магнитострикция GdCo2, обусловленная кобальтом // Письма в ЖЭТФ, 1982, том 36, вып. 10, с. 367-369

112. Маркосян А.С., Искажения кристаллической структуры и магнитострикция соединений RCo2 ( R = Y , Dy , Но , Ег ) // ФТТ, 1981, 23, С.1656- 1661.

113. de Oliveira N.A., Magnetocaloric effect in (Tbi.zDyz)Co2 // J. Magn.Magn.Mater 2008, v. 320, p. el50-el52.

114. Gschneidner K.A., Mudryka Jr. Y. and Pecharsky V.K., On the nature of the magnetocaloric effect of the first-order magnetostructural transition // Scripta Materialia 2012, v. 67,p. 572-577.

115. Никитин С.А. Влияние гигантской магнитострикции на фазовый переход антиферромагнетик-ферромагнетик в Tb - Y сплавах. // ЖЭТФ. 1984. т. 86. вып. 5. с. 1734— 1740.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Политова Г.А., Терешина И.С., Никитин С.А., Соченкова Т.Г., Вербецкий В.Н., Саламова A.A., Макарова М.В. Влияние гидрирования на магнитные и магнитоупругие свойства соединений Tb0.27Dy0.73Fe2 и Tb0.27Dy0.73Co2 с компенсированной магнитной анизотропией // Физика твердого тела, 2005. том 47, вып. 10, с. 1834- 1838. *

2. Политова Г.А., Терешина И.С:, Никитин С.А., Бурханов Г.С., Беляев И.В., Ким А.К., Ломтев Л.А. Магнитострикционные свойства сплавов типа (Tb,Dy)Fe2, полученных методом направленного затвердевания и методом прессования в магнитном поле // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск «Функциональные металлические материалы». Издательство МГГУ. 2007. с. 120-126.

3. Терешина И.С., Никитин С.А., Политова Г.А., Туляков А.П., Терешина Е.А., Опаленко A.A., Палевск« Т. Магнитные и магнитоупругие свойства терфенола, легированного кобальтом // Перспективные материалы. 2007. №2. с. 75-80. Г

4. Терешина И.С., Туляков А.П., Никитин С.А., Политова Г.А., Скоков К.П. Возрастание магнитострикционной восприимчивости в сплавах Tb0.3Dy0.67Ho0.03Fe2-xCox при замещении железа кобальтом // Физика твердого тела, 2007. том 49, вып. 2. с. 304 - 308.

5. Политова Г.А., Терешина И.С., Никитин С.А., Цхададзе P.A., Бурханов Г.С., Чистяков О.Д., Ивасечко В. Магнитокалорический эффект в соединениях (Tb,Dy,R)Co2 (R = Er, Но) // Перспективные материалы. Специальный выпуск «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» (под ред. акад. К.А. Солнцева). 2008. с. 405 - 407.

6. Терешина И.С., Политова Г.А., Никитин С.А., Бурханов Г.С., Бурханов

Ю.С., Чистяков О.Д. Влияние неодима и празеодима на

*

магнитострикционные свойства сплавов Tb-Dy-Fe-Co // Перспективные материалы. Специальный выпуск «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» (под ред. акад. К.А. Солнцева). 2008. с. 427 - 430.

7. Терёшина И.С., Бурханов Г.С., Чистяков О.Д., Гнездилов Д.А., Политова Г.А., Никитин С.А., Опаленко -A.A., Фиров А.И. Структура, магнитные и магнитострикционные свойства;-соединений Tb0.23Dy0.27Ho0.5Fe2-xCox // Перспективные материалы. Специальный выпуск «Функциональные наноматериалы и вьГсокочистые' вещества» (под ред. акад. К.А. Солнцева). 2008. с. 383 -386. ' *

8. Терёшина И.С., Никитин С.А., Политова Г.А., Опаленко A.A., Терёшина Е.А., Телегина И.В. Магнитострикция и намагниченность интерметаллических соединений RFe2-xCox (R = Tb, Dy, Er) с компенсированной магнитной анизотропией // Физика твердого тела, 2009. том. 51. вып. 1. с. 85-90.

9. Политова Г.А., Терёшина И.С., Бурханов Г.С., Чистяков О.Д., Чжан В.Б., Каминская Т.П., Попов В.В., Залески А., Нижанковский В.И., Структура, магнитные, магнитоупругие и магнитотепловые свойства соединения TbO.3DyO.7Co2 // Физика твердого тела, 2011, том 53, вып. 10, стр. 1925-1928.

10. Бурханов Г.С., Терёшина И.С., Политова Г.А., Чистяков О.Д., Друлис Г., Залески А., Магнитокалорический эффект в соединениях с гигантской магнитострикцией // Доклады РАН, 2011, т. 440, №5, с. 611-614.

11. Терешина И.С., Политова Г/А. Бурханов Г.С., Чистяков О.Д. Влияние структурного состояния на магнитострикционные свойства соединений типа RFe2 // Перспективные материалы. Специальный выпуск № 9 «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» (под ред. акад. К.А. Солнцева). Июнь 2010. с. 198-203,

12. Политова Г.А., Терешина И.С., Никитин С.А., Вербецкий В.Н., Саламова A.A., Макарова М.В. Влияние гидрирования на магнитные свойства

соединений Tb0.27Dy0.73Fe2 и Tb0.27Dy0.73Co2 // Сборник трудов конференции НМММ - XIX. 2004. Москва, с.560-562.

13. Политова Г.А, Никитин С.А, Кольчугина Н.Б, Терешина И.С, Бурханов Г.С, Чистяков О.Д, Беляев И.В, Ким А.К, Стукалов В.Ф. Магнитострикционные свойства сплавов Tb-Dy-Fe с направленной структурой // Сборник трудов международной научно-технической конференции «Материалы для пассивных радиоэлектронных компонентов», под ред. В.Г. Недорезова. Пенза, НИИЭМП, 2005, стр. 266- 273. .

14. Политова Г.А. Магнитокалорический эффект и магнитоупругие аномалии в соединениях (Tb,Dy,Ho)Co2 // Сборник статей VI Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов. 2009. 17-19 ноября, Москва. С. 165.

15. Politova G, Tereshina I, Burkhanov G, Chistyakov O, Palewski T, Cwik J. Magnetostriction in (Tb0.45Dy0.55)l-xErxCo2: high-field investigation// Joint European Magnetic Symposia, Program and Abstracts, 2010. 23-28 August, Krakow, Poland, p. 81.

16. Tereshina I, Politova G, Burkhanov G, Chistyakov O, Zaleski A, Drulis H, Tereshina E. Magnetocaloric effect in Tb0.3(Dyl-xHox)0.7Co2: direct and indirect measurements // Joint European Magnetic Symposia, Program and Abstracts, 2010. 23-28 August, Krakow, Poland, p. 81

17. Политова Г.А. Магнитотепловые и магнитоупругие свойства соединений с компенсированной магнитной анизотропией // Сборник статей VII Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов. 2010.

18. Tereshina I, Politova G, Burkhanov G, Chistyakov O, Chzhan V, Cwik J, Zalesky A, Palewski T, Drulis H. Magnetocaloric effect in (Tb,Dy,Gd)Co2 multicomponent compounds prepared with high purity rare earths // Moscow International Symposium on Magnetism, Book of Abstracts, 2011, p. 629.

Благодарности

Считаю своим приятным долгом выразить глубокую благодарность научному руководителю доктору физико-математических наук, ведущему научному сотруднику ИМЕТ РАН, Терёшиной Ирине Семёновне за пробужденный интерес к проблемам магнетизма редкоземельных сплавов и соединений, предложенную тему, руководство диссертационной работой, внимательное отношение, помощь и содействие в выполнении научных исследований.

Благодарю профессора физического факультета МГУ им. Ломоносова Никитина С.А. за интересные и плодотворные дискуссии при обсуждении полученных результатов, ценные замечания и участливое отношение.

I

Автор благодарен сотруднику ИМЕТ РАН Чистякову О.Д. и сотрудникам ГИРЕДМЕТ Соченковой Т.Г., Патрикееву Ю.Б., за приготовление исследованных в работе образцов; сотрудникам физического факультета МГУ Зубенко В.В., Телегиной И.В., Каминской Т. П., сотруднику ИМЕТ РАН Кольчугиной Н.Б за помощь в аттестации образцов; сотрудникам Международной лаборатории сильных магнитных полей и низких температур и Института структурных исследований и низких температур (г. Вроцлав, Польша) за содействие в низкотемпературных и высокополевых измерениях.

Автор благодарен заведующему лаборатории №12 члену корреспонденту РАН Бурханову Г. С. за помощь и содействие в выполнение работы, а также всем сотрудникам лаборатории №12 ИМЕТ РАН за доброжелательное отношение и поддержку в работе.

Особую благодарность выражаю своей маме Безкоровайной Ларисе Александровне, своему супругу Политову Евгению Михайловичу, моим детям Политову Косте и Максиму, подруге Панковой Наталье Александровне за поддержку и мотивацию в работе над диссертацией.