Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

Высокоскоростные процессы перераспределения энергии между подсистемами твёрдых тел в окрестности фазовых переходов при импульсном воздействии внешних магнитных полей

Проект РФФИ № 17-58-540002

 

В настоящем проекте предложен оригинальный подход к решению проблемы экспериментального изучения высокоскоростных процессов при ФП на основе инфракрасного волоконно- оптического датчика температуры (ВОДТ). Отличаясь точностью, помехоустойчивостью и быстродействием на уровне 10-6 сек, новый датчик превосходит известные в мировой литературе датчики, основанные на миниатюрных термопарах или пленочных терморезисторах. В ходе проекта будет усовершенствован разработанный Российской группой ВОД температуры. На его основе в Институте Материаловедения ВАНТ (г. Ханой) Вьетнамской и Российской группой уже создан и проходит испытания единственный в мире комплекс по исследованию зависимости намагниченности и температуры образцов перспективных магнитных функциональных материалов в сильных импульсных магнитных полях до 10 Тл и длительностью импульса порядка 10-3 с.

Первые испытания новой методики для измерения МКЭ в импульсных магнитных полях проводились вблизи температуры Кюри в Gd. Образцы имели форму диска с диаметром 5 мм и толщиной 1 мм, массой 136 мг. Полученные зависимости изменения температуры и магнитного поля от времени приведены на рис. 2. Обнаружено, что для Gd при начальной температуре 298 К в импульсном магнитном поле μ0H = 12,7 Тл МКЭ составляет: ΔTad = 21,3 К. Отсутствие гистерезиса на кривой намагниченности Gd подтверждает достоверность использованной методики. Впоследствии методика измерения МКЭ была испытана на образцах сплава Fe48Rh52­ с метамагнитным изоструктурным ФП 1-го рода. Обратный МКЭ для образцов Fe48Rh52 при начальной температуре 305,1 K (вблизи ФП 1-го рода) составил ΔTad = -4,5 К в импульсном магнитном поле μ0H = 8,5 Tл. Кривая намагниченности имеет при этом ярко выраженный гистерезис. Можно рассчитать работу магнитного поля по намагничиванию образца за цикл как площадь петли гистерезиса W = ∫HdM. В проведённых экспериментах для Fe48Rh52 в магнитном поле μ0H = 8,5 Tл это значение равнялось W = 45 Дж/кг (рис. 1). Потери энергии на намагничивание являются необратимыми, их необходимо учитывать при организации циклов магнитного охлаждения.

Отношение сигнал-шум в оригинальной системе для измерения температуры было не менее 10:1. Система демонстрирует высокую помехоустойчивость по сравнению с существующими датчиками на основе микротермопар и тонких пленочных терморезисторов.

 Рис. 1. Температура и намагниченность образца сплава Fe48Rh52 в зависимости от магнитного поля (импульс с обратной полуволной).