NGHIÊN CỨU HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT TRÊN
NGHIÊN CỨU HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT TRÊN
MỘT SỐ HỆ HỢP KIM VÔ
MỘT SỐ HỆ HỢP KIM VÔĐỊNH HÌNH VÀ
ĐỊNH HÌNH VÀ
NANÔ TINH THỂ (Fe-Ni-Zr, La-Fe-Si, Ni-Mn-
NANÔ TINH THỂ (Fe-Ni-Zr, La-Fe-Si, Ni-Mn-
Sn…)
Sn…)
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN KHOA HỌC VẬT LIỆU
NỘI DUNG
1. Đặt vấn đề
2. Nội dung nghiên cứu
3. Kế hoạch và kiến nghị

Mục tiêu của đề tài

Nội dung nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu

Các kết quả dự kiến

Ý nghĩa khoa học của Đề tài
1. Đặt vấn đề
1.1. Hiệu ứng từ nhiệt
Hình 1: Giới thiệu về hiệu ứng từ nhiệt dương

M T H
S T S T H S T H dH
T
∂ 
∆ = − =
 ÷
∂
 
∫
( )
( )
( )
[ ]
dH
T
HTM
HTC
T
HTT
H
H
H
ad






∂


Phương pháp trực tiếp
Đo trực tiếp sự thay đổi nhiệt độ khi từ trường biến thiên.

Phương pháp gián tiếp
+ Xác định nhiệt độ ∆T
ad
thông qua giá trị ∆S
m
và một số đại lượng liên quan.
+ Xác định ∆S
m
thông qua biểu thức:









∂
∂
=
∂
∂
=∆
∫∫
HH

từ trường ở nhiệt độ phòng.
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý máy lạnh dùng từ
trường
1. Đặt vấn đề
Bảng 1: Các máy làm lạnh dùng từ trường ở nhiệt độ phòng
Tên công ty/Viện
nghiên cứu
Quốc gia
Năm
công bố
Công
suất làm
lạnh cực
đại (W)
[1]
ΔT
ad

(K)
cực
đại
Từ
trường
biến
thiên (T)
Vật liệu
Ames
Laboratory/Astronau
tics
USA 1997 600 10 5 Khối cầu Gd

x
L.B.
1. Đặt vấn đề
Hình 4. Máy làm lạnh bằng từ trường của
hãng Chubu-Toshiba
Hình 3. Thiết bị làm lạnh bằng từ truờng ở vùng
nhiệt độ phòng được chế tạo bởi hãng
Astronautic Corporation
1. Đặt vấn đề
1.5. Tiêu chuẩn lựa chọn vật liệu từ nhiệt:

Biến thiên entropy từ ∆Sm và biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt ∆Tad đạt
giá trị lớn trong biến thiên từ trường nhỏ.

Nhiệt độ Curie nằm trong vùng lân cận nhiệt độ phòng.

Vùng làm việc (vùng có hiệu ứng từ nhiệt lớn) rộng để cho vật liệu có thể
làm lạnh trong một dải nhiệt độ lớn.

Hiện tượng từ và trễ nhiệt nhỏ.

Nhiệt dung riêng nhỏ và tính dẫn nhiệt tốt.

Điện trở suất lớn.

Độ ổn định cao, an toàn và việc tổng hợp mẫu không quá phức tạp.
1. Đặt vấn đề
1.6. Một số kết quả nghiên cứu vật liệu từ nhiệt những năm gần đây
1.6.1. Hợp kim liên kim loại (intermetallic)
+ Nhiệt dung thấp nên cho giá trị biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt cao.

T
C
(K)
∆S
M

(J.kg
-
1
.K
-1
)
RC (J.K
-
1
)
TLTK
Fe
88
Zr
7
B
4
Cu
1
1.5 287
∼ 1.3 ∼ 166
[1]
Fe
82.5

∼
500 1.75
∼ 128
[1]
Fe
71.5
Co
8.25
Ni
8.25
Zr
7
B
4
Cu
1
1.5
∼
550 2 130 [1]
Fe
72
Cr
8
Nb
3
B
16
Cu
0.6 310
∼ 0.5

Si
1.6
Hình 6: Độ biến thiên entropy từ ∆S
M
khi độ biến
thiên từ trường là 1.5 T hệ hợp kim Fe
88-
x
Co
x
Ni
x
Zr
7
B
4
Cu
1
(x = 0, 2.75, 5.5, 8.25 và 11).

2. Nội dung nghiên cứu
2.1. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu công nghệ chế tạo và cơ chế hiệu ứng từ nhiệt của các hợp kim vô định
hình và nanô tinh thể (Fe-Cu-Nb-Si-B, Fe-Ni-Zr, Ni-Mn-Sn, La-Fe-Si ) nhằm chế
tạo được các hợp kim từ nhiệt có khả năng ứng dụng trong lĩnh vực làm lạnh bằng từ
trường.
2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu

Tìm được hợp phần và các điều kiện công nghệ chế tạo các hợp kim (Fe-Cu-Nb-Si-B,

(∆S
m
> 1 J/kg.K với ∆H = 1,2 T).

Đưa ra được các qui luật ảnh hưởng của cấu trúc đến tính chất từ nhiệt trong các hợp
kim.

Đưa được nhiệt độ làm việc của các hợp kim vô định hình và nanô tinh thể về gần
vùng nhiệt độ phòng (250 – 350 K).
2.6. Những vấn đề đã tiếp cận

Đã vận hành được thiết bị chế tạo mẫu bằng thiết bị phun băng nguội nhanh, máy
nghiền cơ năng lượng cao, đo từ trên hệ đo từ trường xung và hệ đo từ kế mẫu rung.

Đã thu thập và tìm hiểu một số tài liệu liên quan đến nội dung nghiên cứu.

Đã bắt đầu nghiên cứu về công nghệ chế tạo, cấu trúc và tính chất của một số hợp kim
nguội nhanh, hợp kim Heusler và đã thu được một số kết quả đáng kể [4-5].
3. Kế hoạch và kiến nghị
3.1. Hai năm đầu

Tìm hiểu, nâng cao hiểu biết, kinh nghiệm về đề tài nghiên cứu thông qua tài liệu liên
quan và công việc làm thực nghiệm.

Chế tạo mẫu và thực hiện các phép đo cần thiết.

Tổng hợp số liệu viết bài tham dự hội nghị hoặc công bố trên tạp chí khoa học
chuyên ngành.
3.2. Hai năm cuối


37
Sn
13

magnetocaloric ribbons, Materials Science and Engineering A, 534, 568
(2012).
4. N. H. Duc, T. D. Thanh, N. H. Yen, P. T. Thanh, N. H. Dan, T. L. Phan,
Magnetic Properties and Magnetocaloric Effect in Ni
0.5
Mn
0.5-x
Sb
x

Alloys,
Journal of the Korean Physical Society, 60(3) (2012) 454-459.
5. T. L. Phan, N. H. Duc, N. H. Yen, P. T. Thanh, N. H. Dan, P. Zhang, S. C.
Yu, Magnetocaloric Effect in Ni
0.5
Mn
0.5-x
Sn
x

Alloys, IEEE Transactions on
Magnetics (2012), Acepted.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
7. Tegus O., Brück E., Buschow K. H. J. & de Boer F. R., Transition-metal-based
magnetic refrigerants for room-temperature applications, Nature 415, 150-152
(2002).

TiSn,
arXiv:0907.3562v1 [cond-mat.mtrl-sci] (2009).