Laureando pierpaolo lupo
Download
1 / 24

PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE DI COMPOSTI INTERMETALLICI RT3 E ... - PowerPoint PPT Presentation


  • 114 Views
  • Uploaded on

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PARMA FACOLTA’ DI SCIENZE MM. FF. NN. . PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE DI COMPOSTI INTERMETALLICI RT3 E STUDIO DELL’EFFETTO MAGNETOCALORICO IN CORRISPONDENZA DI TRANSIZIONI MAGNETICHE. Anno Accademico 2005/2006

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE DI COMPOSTI INTERMETALLICI RT3 E ...' - ady


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Laureando pierpaolo lupo

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PARMA

FACOLTA’ DI SCIENZE MM. FF. NN.

PREPARAZIONE E CARATTERIZZAZIONE DI COMPOSTI INTERMETALLICI RT3 E STUDIO DELL’EFFETTO MAGNETOCALORICO IN CORRISPONDENZA DI TRANSIZIONI MAGNETICHE

Anno Accademico 2005/2006

Corso di Laurea triennale in Scienza e Tecnologia dei Materiali

Titolo dell’elaborato finale:

Laureando: Pierpaolo Lupo

Relatore: Massimo Solzi

Corelatore: Nicola Magnani


L’effetto Magnetocalorico (MCE)

  • Risposta termica di un materiale magnetico ad una variazione del campo magnetico applicato

  • Si manifesta con una variazione della temperatura, all’ accensione o spegnimento di campo magnetico.

  • E’ maggiore in presenza di transizioni magnetiche

  • Fu scoperto da Warburg nel 1881

  • Nel 1926 Giaque e Debye diedero una spiegazione teorica

  • Nel 1933 Giaque e Mc Dougall crearono la prima macchina per la refrigerazione utilizzando un paramagnete.

  • Pecharsky e Gschneider, nel 1997, scoprirono un grande MCE nelle leghe di gadolinio (Gd)

  • Nel 1998 primo prototipo di macchina refrigerante

  • nei laboratori della Astronautics (Zimm).



Linee guida del lavoro

  • Individuare nuovi materiali che manifestino un elevato MCE vicino a temperatura ambiente, con piccole “spazzate” di campo magnetico.

  • Studiare la variazione di entropia in corrispondenza di particolari transizioni di fase magnetica nelle quali la variazione è massima.

  • Studiare, in particolare, composti intermetallici RT3, in cui sono presenti diverse le transizioni magnetiche.


INTERMETALLICI RT3

  • Tutti i composti dei metalli con le terre rare sono definiti intermetalli.

  • Terre rare pesanti, terre rare leggere

  • Vantaggi degli intermetallici

Le interazioni in composti intermetallici sono di tre tipi

Terra rara- terra rara

Molto debole

Metallo- metallo

Più forte, influenza la Tc

Terra rara- metallo

definisce l’accoppiamento dei

sottoreticoli magnetici


TRANSIZIONI MAGNETICHE :

  • Ferromagnete – paramagnete avviene alla temperatura di Curie (Tc). Transizione ordine- disordine.Secondo ordine

  • Transizioni in ferrimagneti alla temperatura di compensazione (Tcomp). Transizione ordine- ordine.Primo ordine.

ErFe3

Tc=551K;

Tcomp=224K

Ho0.5Er0.5Fe3

Tc=560K;

Tcomp=303K

Materiali studiati:


Tecniche di preparazione

Forno ad arco

Annealing:

trattamento termico in atmosfera inerte.


Caratterizzazione magnetica

TMA

Analisi termomagnetica

sopra dei 273K.

Variazione di flusso magnetico

indotta

in una coppia di bobine pick-up

SPD (Singular Point Detection ) in campo pulsato

Permette di misurare il campo d’anisotropia per campioni policristallini fino alla temperatura dell’azoto liquido.

Suscettometro AC

Analisi termomagnetica fino

A 5K.

Magnetometro a pendolo stazionario

Il campione appeso ad un’asta è posto in un

campo magnetico non uniforme.

La forza necessaria a stabilizzare l’asta

è proporzionale alla magnetizzazione

SQUID

(superconducting quantum interference device).

Elevata sensibilità che permette di misurare variazioni nella corrente di pick-up pari ad una parte su un milione e quindi avere una misura della magnetizzazione altrettanto accurata.

Magnete superconduttore in elio liquido.


Misure magnetiche I

TMA

Suscettometro AC

TERMOMAGNETICHE

fig.5. Suscettività vs temperatura ErFe3


Misure magnetiche ii
Misure magnetiche II

SQUID

MAGNETIZZAZIONE

ISOTERMA

MAGNETOMETRO A

PENDOLO STAZIONARIO


Misure magnetiche iii
Misure magnetiche III

SPD

ANISOTROPIA IN

CAMPO PULSATO

H=HA

Fig.10. SPD di ErFe3


Tc 1:3 (K)

Tc 6:23 (K)

Tc Fe (K)

Tcomp 1:3 (K)

ErFe3

551 (552)

501

1044 (1043)

224 (228)

Caratterizzazione di ErFe3


Tc 1: 3 (K)

Tc 6: 23 (K).

Tc Fe (K)

Tcom 1:3 (K)

Ho0.5 Er0.5Fe3.

560

508,5

1044 (1043)

303

Caratterizzazione Ho0.5Er0.5Fe3


Variazioni della t comp in funzione del campo applicato per erfe3

100 Oe

10000 Oe

235 K

225 K

Variazioni della Tcomp in funzione del campo applicato per ErFe3


Misure di mce alla tcomp
MISURE DI MCE ALLA Tcomp

  • Misure dirette sono realizzate attraverso la misura della temperatura del campione sottoposto ad un campo magnetico HI e HF, in condizioni adiabatiche

  • Misure indirette consistono nel calcolare da misure di magnetizzazione effettuate per differenti isoterme in funzione di H variabile tra HI e HF




DISCUSSIONE DEI DATI

  • Passaggio tra due fasi ordinate ferrimagnetiche

  • Bassa variazione dell’entropia, positiva.

  • Basso effetto magnetocalorico, inverso.

  • Picco “asimmetrico”, funzione a gradino

  • L’olmio nella struttura dell’ErFe3 ha incrementato la variazione dell’entropia

  • Fattori “mitiganti”: presenza di fasi spurie nel materiale


TComp(K)( 0.01T)

ΔS(emuT/grK)

Tcomp(K)(1T)

i(emu/gr)

massa(gr)

f(emu/gr)

ErFe3

0,136

0,010

ErFe3

235

225

47,57

46,19

Equazione di Clausius – Clapeyron

Transizione del primo ordine

ΔS(ErFe3 ): 0,11 J/KgK

ΔS (Ho0.5Er0.5Fe3

:0,3J/KgK.

Campo variabile da 0-2T


Conclusioni
CONCLUSIONI

  • Transizione alla temperatura ambiente

  • MCE<0, inverso

  • MCE non zero in ampio intervallo di temperatura

  • Controllo della Tcomp stechiometrico

  • Basso costo e facilità di produzione


Ringraziamenti
RINGRAZIAMENTI

  • Prof. Massimo Solzi (Dip. Fisica)

  • Dott. Nicola Magnani (IMEM-CNR Parma)

  • Dott. Luigi Pareti (IMEM-CNR Parma)

  • Dott. Antonio Paoluzi (IMEM-CNR Parma)

  • Dott.ssa Franca Albertini (IMEM-CNR Parma)


  • Pierpaolo:

    A-B magnetizzazione il materiale subisce una variazione di entropia

    B-C il calore è trasferito dal materiale all’esterno

    C-D demagnetizzazione aumento di entropia

    D-A assorbimento di calore dall’ambiente interno.

S

A H0

D

H1

B

C

T

T0 T1


1600L

1385°C1360°C

1355°C 1345°C

Temperatura °C

1315°C 1330°C

1200

Er2Fe17

ErFe2

ErFe3

Er6Fe23

915°C

800

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Fe % atomica di Erbio Er


ad