B ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐAI
s ư PHAM
HÀ NÔI
• HOC
•
•
• 2
......................... ‘S sd.ễí.............................

VŨ THỊ LAN OANH

NGHIÊN CỨU CHÉ TAO
HƠP
к IVI La-Fe-Co-Si
•
•
CÓ HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT LỚN Ở VÙNG
NHIÊT
• ĐÔ• PHÒNG
Chuyên ngành: Vật lí chất rắn
Mã số: 60 44 01 04
LUÂN
VĂN THAC
SĨ KHOA HOC
VÃT
CHẤT
•
•
•

Hà Nội, tháng 7 năm 2015
Tác giả

Vũ Thị Lan Oanh


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả, số
liệu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công
trình nào khác. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận
văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ
nguồn gốc.

Tác giả luận văn

Vũ Thị Lan Oanh


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, H ÌN H VẺ
Trang
Bảng 1.1. Bảng thổng kê giá trị của thông sổ mạng a (Ấ), nhiệt độ Curie To
biến thiên entropy ìừASm của các mẫu hợp kim LaFen g-xCoxSi] 2 .................

26

Bảng 3.1.Khổi lượng thành phần và tổng khối lượng hợp kim LaFe10.
xCoxSỈ2 (x = 0,4; 0,6; 0,8) trước và sau khỉ nẩu hồ quang................................

41

của một ô đơn vị...................................................................................................
Hình 1.7. Độ biển thiên từ entropy từ ÁSm của các hệ

20

hợp kim

LaFejj 2 C0 0 7S 1J 1 trong từ trường 0 - 2 và 0 - 5T...........................................

23

Hình 1.8. Độ biển thiên entropy La(Fe].xCox)n 4 SỈỊ 6 dưới các từ trường
khác nhau:(a)

X

= 0,02 và (b) X = 0,06.........................................................

24

Hình 1.9. Các đường cong từ nhiệt của hệ LaFen 8 -xCoxSij 2 (x = 0; 0,4;
0,8) đo trong từ trường 100 Oe.........................................................................

25

Hình 1.10. Độ biển thiên entropy từ ÀSm vào nhiệt độ của các mẫu hợp kim
LaFen 8 -xCoxSi] 2 (x = 0; X = 0,4 và X = 0,8) với AH = 5 T...........................

25



31

Hình 2.1. Sơ đồ khối của hệ nấu hồ quang.......................................................

32

Hình 2.2. a) Hệ nấu hồ quang: 1. Bơm hút chân không, 2. Buồng nấu mẫu,
3. Bình khỉ Ar, 4. Tủ điều khiển, 5. Nguồn điện.b) Ảnh bên trong buồng nau:
. Điện cực, 7. Cần lật mẫu, 8 . Nồi nấu............................................................

33

Hình 2.3.Sơ đồ các bước nẩu hợp kim..............................................................

33

Hình 2.4.Sơ đồ khối của hệ phun băng nguội nhanh đơn trục........................

35

6

Hình 2.5. Thiết bị phun băng nguội nhanh ZKG-1:1. Bơm hút chân không,
2. Buồng mẫu 3. Nguồn phát cao tần. 4. Trống quay, 5. Vòng cao tần,

6

.



44

Hình 3.4. Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của biến thiên entropy từ ASm của mẫu
băng hợp kim LaFe]0 .xCoxSÌ2 với X = 0,8 trong từ trường АН = 12
kOe........................................................................................................................

45

Hình 3.5. Các đường M 2 -H/M tại các nhiệt độ khác nhau của các mẫu băng
LữFsg 2 C0 Qg S Ỉ 2 .....................................................................................................

46

Hình 3.6. Sự phụ thuộc của nhiệt độ vào từ độ tự phát MS(T) và nghịch đảo
của độ từ cảm ban đầu Xo'(T) cùng với các đường làm khớp theo hệ thức

Arrott-Noakes cho mẫu băng LaFe 9 2 Co0 &SỈ2 ....................................................

47

Hình 3.7. Giản đồ tia X của hợp kim LaFejo 7-xCoSi] 3 +x (x = 0; 0,2; 0,4)....

50

Hình 3.8. Các đường cong từ trễ của mẫu băng hợp kim LaFejo 7.xCoSÌỊ 3 +x
(.X = 0; 0,2; 0,4)tại nhiệt độ phòng. Hình lồng trong là một phần của các
đường từ trễ ở vùng từ trường nhỏ.....................................................................

51

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐÀU.............................................................................................................

1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HIỆU ỨNG TỪ NHIỆT VÀ VẬT
LIỆU TỪ N H IỆT..............................................................................................

5

1.1. Tổng quan về hiệu ứng từ nhiệt...............................................................

5

1.1.1. Cơ sở nhiệt động của hiệu ứng từ nhiệt............................................

5

1.1.2. Phương pháp đánh giá hiệu ứng từ nhiệt...........................................

8

1.2. Tổng quan về vật liệu từ nhiệt.................................................................

10

1.2.1. Sự phát triển của vật liệu từ nhiệt......................................................

10


2.1.1. Chế tạo mẫu khối.................................................................................

32

2.1.2. Chế tạo băng nguội nhanh..................................................................

35

2.1.3. Xử lý nhiệt...........................................................................................

37

2.2. Phép đo phân tích cấu trú c.......................................................................

38

2.3. Phép đo khảo sát tính chất từ ...................................................................

39

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................

41

3.1. Tính chất từ, hiệu ứng từ nhiệt và tham sổ tới hạn của hệ băng hợp
kim LaFe 10.xCoxSÌ2 (x = 0,4; 0,6 ; 0 ,8 ).............................................................

35



MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Năng lượng và môi trường là hai vấn đề rất nóng bỏng của toàn nhân loại
trong thế kỷ này và thế kỷ sau. Chúng ta đang đối đầu với việc cạn kiện các nguồn
tài nguyên thiên nhiên, các nguồn nhiên liệu hóa thạch và sự thiếu hụt năng lượng.
Vì vậy, việc nghiên cứu tạo ra các nguồn năng lượng, tích trữ cũng như tiết kiệm
năng lượng luôn là vấn đề hết sức cấp thiết. Bên cạnh đó, môi trường của chúng ta
đang ngày càng bị ô nhiễm một cách trầm trọng. Song song với các nghiên cứu xử
lý rác thải, làm sạch môi trường, việc bảo vệ và giảm thiểu những chất thải trong
sản xuất gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường cũng là một vấn đề đáng ưu tiên.
Nghiên cứu tìm ra những công nghệ mới vừa có khả năng ứng dụng trong đời sống
vừa có những ưu điểm phù hợp với vấn đề bảo vệ môi trường đã, đang và sẽ là mối
quan tâm hàng đầu đối với các nhà nghiên cứu cũng như các nhà sản xuất. Trong
các hướng nghiên cứu đó, công nghệ làm lạnh từ nhiệt dựa trên hiệu ứng từ nhiệt
(Magnetocaloric Effect - MCE) được quan tâm của rất nhiều các nhà khoa học bởi vì
nó cho nhiều ưu điểm hơn so với công nghệ làm lạnh bằng khí thông thường [1 1 ,

12

].

Hiệu ứng từ nhiệt dựa trên sự thay đổi nhiệt độ của vật liệu từ nhờ tác động của từ
trường ngoài. Việc làm lạnh bằng từ trường dựa trên nguyên lý thay đổi từ trường
làm thay đổi entropy của vật liệu. Cụ thể là, khi vật liệu được đưa vào hoặc đưa ra
khỏi từ trường thì các mômen từ được sắp xếp lại làm cho entropy từ của vật liệu
thay đổi. Sự thay đổi của entropy từ làm cho entropy mạng cũng biến đổi theo,
khiến cho vật liệu nóng lên hoặc lạnh đi. Dựa vào các tiêu chuẩn khác nhau, hiệu
ứng từ nhiệt được phân loại thành các dạng như sau: hiệu ứng từ nhiệt âm và dương
hoặc hiệu ứng từ nhiệt thường và khổng lồ (Giant MagnetoCaloric Effect - GMCE).

làm lạnh bằng từ trường. Tuy nhiên, với các hợp kim nền La-Fe vẫn tồn tại một số
nhược điểm đó là khó tạo pha mong muốn (pha có cấu trúc kiểu NaZn13), nhiệt độ
hoạt động thấp (nhiệt độ Curie Tc thấp). Đe nâng cao nhiệt độ Curie Tc của loại vật
liệu hợp kim nền La-Fe, các nhà nghiên cứu thường thay thế Co cho Fe. Hơn thế
nữa, Co có thể cải thiện khả năng tạo trạng thái vô định hình (GFA) của các vật liệu
này [18, 28, 29]. Sau đó, pha mong muốn loại NaZn 13 có thể tạo ra dễ dàng hơn


3

bằng cách ủ nhiệt. Thực tế, đã có rất nhiều các nghiên cứu về hiệu ứng từ nhiệt trên
hệ hợp kim này với nhiều dải nhiệt độ khác nhau. Tuy nhiên, để đi sâu vào nghiên
cứu hiệu ứng từ nhiệt lớn của hợp kim La-Fe tại vùng nhiệt độ phòng, chúng tôi đã
chọn và nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu chế tạo hợp kim La-Fe-Co-Si có hiệu ứng
từ nhiệt lớn ở vùng nhiệt độ phòng”.
2. Mục đích nghiên cứu
Chế tạo được các hợp kim nguội nhanh La-Fe-Co-Si: LaPeiOT-xCoSii 3+x và
LaFe10 -xCoxSi2 có hiệu ứng từ nhiệt lớn trong khoảng biến thiên từ trường nhỏ (ÀSm
> 1 J/kg.K với AH =12 kOe) và có vùng nhiệt độ hoạt động ở vùng nhiệt độ phòng.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Tìm hợp phần và thay đổi tỉ phần các nguyên tố, các điều kiện công nghệ chế
tạo các hợp kim La-Fe-Co-Si: LaPeiOT-xCoSỈ! 3 +x và LaFe10 .xCoxSi2 để cho hiệu ứng
từ nhiệt lớn và có khả năng ứng dụng trong thiết bị làm lạnh bằng từ trường.
Nghiên cứu mối liên hệ giữa cấu trúc, tính chất từ và hiệu ứng từ nhiệt của các
hợp kim.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Các hệ hợp kim La-Fe-Co-Si (LaFei0 7 -xCoSii 3 +x và LaFe 10-xCoxSÌ2 ): Khảo sát
cấu trúc, tính chất từ và hiệu ứng từ nhiệt của các hợp kim.
5. Phương pháp nghiên cứu
Luận văn được tiến hành bằng phương pháp thực nghiệm:

hiện mạnh hay yếu thì tùy thuộc vào bản chất của từng loại vật liệu. Tùy theo các
tiêu chuẩn khác nhau, hiệu ứng từ nhiệt được phân loại thành: hiệu ứng từ nhiệt âm
và dương, hiệu ứng từ nhiệt thường và khổng lồ (Giant MagnetoCaloric Effect GMCE).
Nguyên nhân gây ra MCE có thể được hiểu như sau: Xét một vật liệu từ,
entropy của nó được coi như là một tổng của ba sự đóng góp:
s (T,H) = Sm (T,H) + SL (T,H) + Se (T,H)

( 1 .1 )

Trong đó: Sm là entropy liên quan đến trật tự từ (entropy từ), SL là entropy liên
quan đến nhiệt độ của hệ (entropy mạng) và Se là entropy liên quan đến trạng thái
của điện tử (entropy điện tử). Thông thường, Se là bé có thể bỏ qua và không ảnh
hưởng bởi từ trường.
Hình 1.1 giới thiệu về hiệu ứng từ nhiệt âm, bao gồm 2 quá trình: Quá trình từ
hóa là quá trình khi ta đặt từ trường ngoài vào, moment từ có xu hướng sắp xếp theo
từ trường (tức là tăng mức độ trật tự) làm cho entropy từ sẽ bị giảm mà tổng entropy
của vật không đổi. Do đó, entropy của mạng tinh thể phải tăng lên để bù vào sự
giảm của entropy từ. Có nghĩa là vật nóng lên trong quá trình từ hóa. Còn quá trình
khử từ mômen từ của vật lại có xu hướng sắp xếp một cách hỗn độn làm cho
entropy từ của vật tăng lên. Theo nguyên lý bảo toàn entropy, entropy mạng tinh thể
phải giảm đi để bù trừ phần tăng đó. Điều này có nghĩa là vật bị lạnh đi khi bị khử
từ. Như vậy, trong cả hai quá trình trên, nhiệt độ của vật thay đổi trái chiều.


6

> Bức »ạ nhiệt
* Tứ trường

Hình 1.1. Mô hình mô tả hiệu ứng từ nhiệt [16].

ÔH

( 1.6)


7

Lấy tích phân hai vế theo H từ Hi đến H2 ta thu được giá trị biến thiên entropy
từ tại nhiệt độ T :
" ,ÕM(T,H)^

ASm(T )= S[T, H 2] - S[T, H j ] =

(1.7)

Hl

Phương trình (1.7) cho thấy khi từ trường thay đổi thì trật tự các moment từ
thay đổi dẫn đến ASmthay đổi.
Nhiệt dung của hệ :
( 1.8)

C íT .H íp ^ T íỆ ),» ,

Nhân cả hai vế của (1.8) với TdS và sử dụng các phương trình cơ bản CdT =
dQ và dQ = - TdS, chúng ta nhận được:
Í t '
[c(T,H)J l

dT=

2. Quá trình đốt nóng (hoặc làm lạnh) đoạn nhiệt có thể đo được tại vùng nhiệt
độ cao chỉ khi trật tự pha rắn sắp xếp một cách tự phát (khi đó
một độ lớn đáng kể).

ÕT [H]

sẽ đạt đến


8

3. Khi từ trường ngoài không đổi, từ độ của vật liệu thuận từ hoặc sắt từ mềm
giảm khi nhiệt độ tăng
A T ad

, do đó ASmax(t )ạịị sẽ mang dấu âm và
ÕT J[H] < 0 y

( t ) ^ mang dấu dương.
4. Với cùng một giá trị ASmax^x)^ A T ^ t ) ^ sẽ tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt

đối còn tổng nhiệt dung của vật liệu thì ngược lại, tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối.
5. Đối với các chất thuận từ, giá trị ÀTad^x)^ là đáng kể chỉ khi nhiệt độ
xuống thấp gần độ không tuyệt đối.
1.1.2. Phương pháp đánh giá hiệu ứng từ nhiệt
Để đánh giá hiệu ứng từ nhiệt của vật liệu hai đại lượng thường được quan tâm
là biến thiên entropy từ ASm và biến thiên nhiệt độ đoạn nhiệt ATad. Chúng được chỉ
ra trong các phương trình (1.7) và (1.10). Bên cạnh đó, nhằm đánh giá khả năng ứng
dụng của vật liệu từ nhiệt người ta thường sử dụng đại lượng khả năng làm lạnh
bằng từ trường của vật liệu RC (Refrigerant Capacity) được tính theo công thức

nhiệt độ đoạn nhiệt ATad. Ưu điểm của phương pháp này là dễ tiến hành nên được
dùng phổ biến nhất, tuy nhiên phương pháp này có độ chính xác không cao. Trong
cách đo gián tiếp, ta tìm ÀSmthông qua phép đo từ độ M phụ thuộc vào từ trường H
ở các nhiệt độ T khác nhau thông qua biểu thức:
( 1. 12)
H

Với |MdH là phần diện tích chắn bởi đường cong từ hóa M(H) và trục hoành.
0

Như vậy, để đo biến thiên entropy từ, ta chỉ việc đo một loạt các đường cong
từ hóa đẳng nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau, sau đó xác định diện tích chắn bởi
đường cong từ hóa và trục hoành, khi đó giá trị biến thiên entropy từ là hiệu các
diện tích liên tiếp chia cho biến thiên nhiệt độ (xem hình 1 .2 ).


10

СП

Iо

И0Н ГО
Hình 1.2. Hệ đường cong từ hỏa đẳng nhiệt của một vật liệu
cỏ hiệtí ứng từ nhiệt [17].
1.2. Tổng quan về vật liệu từ nhỉệt
1.2.1. S ự phát triển cửa vật liệu từ nhiệt
Vật liệu từ nhiệt đã được sử dụng và phát triển bắt đầu từ những năm đầu thế
kỷ 20. Từ đổ đến nay, việc nghiên cứu vật liệu này tập trung vào hai mảng ứng
dụng. Mảng thứ nhất là nghiên cứu các vật liệu có MCE lớn xảy ra vùng nhiệt độ

V.K. Pecharsky và K.A. Gscheidner đã cho ra đời một máy lạnh từ nhiệt thứ hai có
rất nhiều ưu điểm so với chiếc máy được chế tạo trước [24]. Nhóm đã kết hợp vởi


12

công ty Astronautic Corporation (Mỹ) chế tạo một máy lạnh từ nhiệt hoạt động ở
nhiệt độ phòng, dùng kim loại Gd làm chất từ nhiệt, nhưng sử dụng nam châm vĩnh
cửu tạo từ trường nên đã đơn giản hơn rất nhiều. Rõ ràng, việc tìm ra các vật liệu từ
nhiệt cho biến thiên entropy từ lớn trong vùng biến thiên nhỏ của từ trường có ý
nghĩa rất lớn về mặt ứng dụng. Nó cho phép giảm kích thước và giá thành sản
phẩm.
Năm 2003, hãng Toshiba đã cho ra đời máy làm lạnh từ nhiệt ở dạng thương
phẩm đầu tiên. Máy có công suất 60 w , sử đụng từ trường 0,76 T, sử dụng kim loại
Gd làm chất hoạt động, có thể cho biến đổi nhiệt độ tới 20 K [15].
r

Hình 1.4. Máy lạnh từ thương phẩm của hãng Chubu Eỉectric/Toshiba
Sự làm lạnh bằng từ trường ở nhiệt độ phòng là một chủ đề đang rất được
quan tâm trên thế giới. Các nhà nghiên cứu trên thế giới đã và đang tìm kiếm công
nghệ làm lạnh mới cũng như các chất làm lạnh mới với mục đich cải thiện hiệu suất
sử dụng và bảo vệ môi trường. Vào năm 2003, Yu [30] đã trình bày chi tiết sự phát
triển của các vật liệu từ ở các vùng nhiệt độ phòng, bao gồm Gd và các hợp kim của


13

nó, perovskite và các hợp chất giống như perovskite, các hợp chất kim loại chuyển
tiếp và vật liệu composite.
Năm 2005, Gschneidner đã công bố lại một cách có hệ thống các nhóm khác

- Sự biến thiên entropy từ ASmvà sự thay đổi nhiệt độ đoạn nhiệt ATad đạt giá
trị lớn trong biến thiên từ trường nhỏ.
- Entropy mạng nhỏ.
- Nhiệt dung riêng nhỏ và tính dẫn nhiệt lớn để đảm bảo rằng sự trao đổi nhiệt
xảy ra nhanh chóng và sự thay đổi nhiệt độ là đáng kể.
- Điện trở suất lớn (tránh tổn hao Fuco).
- Độ ổn định về mặt hóa học cao và việc tổng hợp mẫu đơn giản, giá thành
thấp.
1.2.3. Các loại vật liệu từ nhiệt tiêu biểu
Trong những năm gần đây, liên tiếp các công trình nghiên cứu về vật liệu từ
nhiệt được công bố. Các hướng nghiên cứu tập trung chính vào 4 họ vật liệu sau:
các hợp kim liên kim loại, vật liệu gốm perovskite maganite, hợp kim nguội nhanh
và hợp kim Heusler bởi vì bốn loại vật liệu này có nhiều ưu điểm phù hợp với mục
đích nghiên cứu chế tạo.
- Hợp kim liên kim loại (intermetallic)
Trong các kim loại thì Gd nổi lên là vật liệu cho hiệu ứng từ nhiệt lớn với
|ASmlmax = 4,2 J/(kg.K) trong biến thiên từ trường ÀH = 15 kOe và Tc = 297 K. Vì
vậy, không có gì ngạc nhiên khi đa số các hợp kim liên kim loại có MCE lớn đều
chứa Gd. Nếu như bản thân kim loại Gd có những hạn chế như: khó điều chỉnh
vùng nhiệt độ hoạt động, kém bền với môi trường, giá thành cao thì các hợp kim
của kim loại này đã khắc phục được một phần các nhược điểm đó.
Năm 1997, nhóm của Gschneider nghiên cứu hợp kim GdSiGe với giá trị biến
thiên entropy từ lớn hơn Gd và giá thành rẻ hơn. Tiêu biểu là mẫu Gd5 Ge2 SÌ2 có
|ASmlmax = 5 J/(kg.K) với AH = 20 kOe và Tc = 295 K [25]. Cùng hướng nghiên cứu
đó, nhóm của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đạt được |ASmlmax = 6,2 J/(kg.K)
với ÀH =13,5 kOe và Tc = 290 K. Vào thời điểm đó, đây là một kết quả rất đáng
mơ ước của các phòng thí nghiệm nghiên cứu về vật liệu từ nhiệt.


15

thì manganite cho ta MCE lớn nhất. MCE của maganite được quan tâm vào những
năm cuối thập kỷ 90. Sự biến đổi nhiệt độ đoạn nhiệt của chúng không ấn tượng
nhưng được bù lại bằng một số tính chất nổi bật khác. Cụ thể như sau:
Khi sự thay đổi của từ trường là 60 và 80 kOe, các giá trị cực đại của ÀSm
trong hợp kim (La0 sGdo 2 )Sro 3M 11O3 đạt được là 7,2 và

8 ,8

J/(kg.K). MCE ở trên có

thể phù hợp dùng cho các tủ lạnh từ đã có mặt trong các năm gần đây. Tuy nhiên,
Tc của đa số các manganite còn cách xa nhiệt độ phòng, điều này sẽ làm hạn chế
những ứng dụng của chúng, vấn đề trên có thể khắc phục được bằng cách thay thế
các nguyên tố. Ví dụ, hợp kim La0 7 Sr0 3 MnO3là một chất sắt từ có hiệu ứng từ nhiệt


16

đáng kể với Tc lớn hơn nhiều nhiệt độ phòng, sau đó Tc được làm thấp xuống tới
gần nhiệt độ phòng khi ion La được thay thế bởi ion Er và Eu.
Tại Việt Nam, kết quả nghiên cứu trên hệ La0 7 Sr0 3MnO 3 của giáo sư Nguyễn
Châu và đồng nghiệp [5] đã đạt được giá trị biến thiên entropy từ 2,68 J/(kg.K) ở
nhiệt độ 315 K trong biến thiên từ trường 13,5 kOe. Bên cạnh đó, kết quả nghiên
cứu của trên hệ mẫu (La0 4 Nd0 6 )0 7 Sr0 3MnO 3 đạt được biến thiên entropy từ cỡ 3,56
J/(kg.K) tại nhiệt độ 293 K khi biến thiên từ trường cũng là 13,5 kOe.
Trên thế giới, nhóm của Das và Dey đã nghiên cứu họ manganite có chứa K
của hệ Lai_xKxM n0 3 (x = 0,05; 0,1 và 0,15) với kích thước tinh thể cỡ nanomet. Họ
đã cho thấy khi nồng độ K tăng dần (từ

X

17

sung Nb lên tính chất từ và từ nhiệt của hợp kim CoNbxMn!.xSb. Nhiệt độ Curie của
các hợp chất này giảm không đáng kể khi thay đổi nồng độ Nb. Tuy nhiên, điều này
lại làm giảm mạnh MCE của hợp kim .
Hiện nay, trong những hợp kim Heusler thì họ vật liệu nền Ni-Mn đang rất
được chú ý. Bằng cách thay đổi hàm lượng Mn hoặc bổ sung các nguyên tố khác ta
có thể kiểm soát được phạm vi nhiệt độ làm việc của chúng trong các ứng dụng làm
lạnh bằng từ trường. Ví dụ, mẫu NÌ0 5 M 1105 có vùng nhiệt độ làm việc xung quanh
nhiệt độ phòng nhưng MCE khá nhỏ. Tuy nhiên, chỉ cần pha thêm Ga, Sb hay Sn
với hàm lượng thích hợp thì đã cho MCE lớn hơn gấp nhiều lần. Việc thêm Ga được
phát triển đầu tiên và cho MCE rất cao. Mặt khác, chúng còn thể hiện hiệu ứng nhớ
hình được kết hợp với sự biến đổi cấu trúc. Với một nồng độ hợp lý có thể nhiệt độ
chuyển pha cấu trúc trùng khớp với nhiệt độ chuyển pha từ, điều này xảy ra sẽ cho
ta biến thiên entropy từ rất lớn [4].
Ưu điểm của vật liệu Heusler là có khả năng cho MCE lớn trong vùng nhiệt độ
phòng, có điện trở suất lớn, giá thành rẻ và chế tạo không quá phức tạp.
-

Hợp kim nguội nhanh

Các hợp kim nguội nhanh vô định hình là đề tài mới được các nhà nghiên cứu
quan tâm. Loại vật liệu này có ưu điểm nổi bật là tính từ mềm - tính chất quan trọng
trong việc ứng dụng vật liệu từ nhiệt vào các máy lạnh dân dụng.
Tại Việt Nam, nhóm của giáo sư Nguyễn Châu [5] đã nghiên cứu hiệu ứng từ
nhiệt lần đầu tiên trên vật liệu Fe73 5 Sii3 5 B9Nb3 Cu1. Hợp kim này đã được nhóm
nghiên cứu rất lâu và phát hiện ra những đặc tính quan trọng của nó như: mômen từ
lớn, tính đồng nhất cao và tính từ mềm rất tốt. Biến thiên entropy từ cực đại đạt
được 13,9 J/(kg.K) trong ÀH = 13,5 kOe nhưng xảy ra ở nhiệt độ cao. Đe khắc phục
nhược điểm này, nhóm nghiên cứu đã cho ra đời họ vật liệu thứ hai là