Mestrado em FísicaO presente trabalho pretende estudar e optimizar a aplicação de materiais
magnéticos para dispositivos termomagnéticos. Assim, estudámos as séries
Ni2MnGa1-xBix (com x de 0 a 0.05), PrNi5-xCox (com x entre 1.95 e 3.00) e RNi2
(com R=Tb;Nd;Gd).
Para a série Ni2MnGa1-xBix estudámos a influência da substituição de bismuto
numa tentativa de aproximar, e possivelmente juntar, as temperaturas de
transição estrutural e magnética, TM e TC, juntamente com o estudo da
anisotropia magnética desta liga. Os nosso resultados de facto mostram a
aproximação de TM e TC, provocado pelo aumento do parâmetro de rede a e do
aumento da concentração electrónica das amostras dopadas, embora a
dopagem estudada não tenha sido suficiente para juntar as duas temperaturas.
Encontrámos um máximo de variação de entropia magnética de 3.8 J/kg.K
para a amostra pura e de 2.2 J/kg.K para a amostra com o máximo de
dopagem (0.05).
Na serie PrNi5-xCox, devido á competição entre as energias de anisotropia das
sub-redes de Co e Pr esta série apresenta uma reorientação de spin a baixa
temperatura (~140K). Esta série apresenta um rico diagrama de fases
magnéticas, que foi construído no presente trabalho e alguns efeitos ratificados
baseando-se na teoria de percolação. Também encontramos um largo pico de
entropia magnética associado ao processo de reorientação de spin e à
transição magnética.
No que toca á serie RNi2 o nosso estudo apenas se limitou a produção, análise
da homogeneidade e cálculo de variação de entropia magnética das amostras,
para posterior estudo pelo Dr. Pedro J. von Ranke (Universidade Estadual do
Rio de Janeiro) utilizando um modelo Hamiltoniano teórico para simular as
propriedade magnetocaloricas da serie RNi2. As amostras TbNi2 e GdNi2
mostraram ser monofásicas embora a de NdNi2 não. O modelo teórico utilizado
mostrou ser muito eficiente a prever o comportamento magnético das
amostras.
ABSTRACT: The present work intends to study and optimize the application of magnetic
materials for thermal-magnetic devices. As such we have studied the series
Ni2MnGa1-xBix (with x from 0 to 0.05), PrNi5-xCox (with x in the interval 1.95 to
3.00) and RNi2 (com R=Tb;Nd;Gd).
For the Ni2MnGa1-xBix series we studied the influence of the bismuth substitution
in an attempt to o make the magnetic and structural transition temperatures, TC
and TM, come closer and possible merge, in addition, we also study the
magnetic anisotropy of this alloy. Our results have in fact increased TM and
decreased TC, caused by the increase of the lattice parameter a and the
increase of the electron concentration of the alloyed samples, although the
studied alloying was not enough to merge the two temperatures. We found a
maximum magnetic entropy change of 3.8 J/kg.K for the pure sample and 2.2
J/kg.K for the sample with the most alloying (0.05).
In the PrNi5-xCox series, due to the competition between the anisotropy energies
of both the Co and Pr sub lattices this series has a spin reorientation
phenomenon at low temperature (~140 K). This series presents a rich magnetic
phase diagram that was constructed in the present work and some effects
ratified based on the percolation theory. We also found a large magnetic
entropy change peak due to the spin-reorientation process and the magnetic
transition.
As far as the RNi2 series goes, our study was only limited to the production,
homogeneity analyses and magnetic entropy variation calculation, for further
study by Dr. Pedro J. von Ranke (State University of Rio de Janeiro) using a
theoretical Hamiltonian model to simulate the magnetic properties of the RNi2
series. The TbNi2 and the GdNi2 samples have shown to be single phase while
the NdNi2 does not. The theoretical model has shown to be very effective in
predicting the magnetic behavior of the samples
