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https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/2155
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Estudo das propriedades magnéticas e magnetocalóricas dos sistemas RCoSn (R = Dy, Ho e Er) e RNiSi (R = Nd, Tb e Dy) |
Título(s) alternativo(s): | Study of the magnetic and magnetocaloric properties of RCoSn (R = Dy, Ho and Er) and RNiSi (R = Nd, Tb and Dy) |
Autor: | SOUZA, Ronilson Lima |
Primeiro orientador: | Luzeli Moreira da Silva |
Primeiro membro da banca: | SILVA, Luzeli Moreira da |
Segundo membro da banca: | TEDESCO, Júlio Cesar Guimarães |
Terceiro membro da banca: | REIS, Ricardo Donizeth dos |
Resumo: | Nesse trabalho estudou-se as propriedades estruturais, magnéticas e magnetocalóricas dos compostos intermetálicos das séries RCoSn (R = Dy, Ho e Er) e RNiSi (R = Nd, Tb e Dy). As amostras foram sintetizadas via fusão em forno à arco voltaico, sob atmosfera de argônio. Medidas de difração de Raios X e análises com o método de Rietveld, confirmou a estrutura cristalina desejada e forneceu os parâmetros da célula unitária das amostras. Medidas de magnetização para amostras RCoSn mostraram ordenamento antiferromagnético em TN = 10 K, 7,9 K e 5 K, respectivamente para R = Dy, Ho e Er. Uma transição de fase adicional, em Tt = 5 K e 4 K foi observado para o DyCoSn e HoCoSn, respectivamente, e uma transição para o estado tipo spin-glass para o ErCoSn em Tf = 2,4 K. Duas transições de fase antiferromagnética também foram observadas na série RNiSi, em TN = 6,4 K e Tt = 3,13 K para R = Nd, TN = 15,3 K e Tt = 3,5 K para R = Tb e TN = 8 K e Tt = 5 K para R = Dy. A aplicação de campo magnético externo nos compostos das séries RCoSn e RNiSi induz transições de fase metamagnética, em TN. No entanto, os valores dos momentos magnéticos em T = 2 K e H = 50 kOe foram inferiores aos respectivos valores estimados para os momentos magnéticos de saturação (MS) dos compostos e momento magnético efetivo (eff) dos íons trivalente. Isto pode ser um indicativo de que nem todos os spins da sub-rede antiparalela giraram em direção ao campo magnético externo aplicado em 50 kOe, ou, anisotropia magnetocristalina elevada que impede que a amostra policristalina atinja o valor máximo esperado para o MS. O efeito magnetocalórico (EMC) dos compostos estudados foi avaliado através da variação isotérmica da entropia magnética (-SM). Para a série RCoSn, os valores máximos da -SM (−∆SMmax) e potência de resfriamento relativo (RCP) foram, respectivamente, 10,2 J/kg.K e 251,36 J/kg para o DyCoSn, 10,48 J/kg.K e 227,19 J/kg para o HoCoSn, e 16,22 J/kg.K e 326,8 J/kg para o ErCoSn, para uma variação de campo magnético (H) de 50 kOe. Os valores da −∆SMmax e do RCP obtidos para a série RNiSi foram, respectivamente, 3,14 J/kg.K e 39,26 J/kg, 6,44 J/kg.K e 162,17 J/kg, e 6,82 J/kg.K e 146,1 J/kg, para R = Nd, Tb e Dy, em H = 50 kOe. Estes valores são comparáveis aos relatados na literatura para outros compostos magnetocalóricos, na mesma faixa de temperatura. Os resultados obtidos mostram que os compostos estudados apresentaram características interessantes para aplicação de refrigeração magnética na faixa de temperatura criogênica. |
Abstract: | In this study, structural, magnetic and magnetocaloric properties of RCoSn (R = Dy, Ho and Er) and RNiSi (R = Nd, Tb and Dy) intermetallic compounds series were investigated. The samples were synthesized by arc melting under argon atmosphere. X-ray diffraction (XRD) analysis by Rietveld method confirm the desired crystalline structure and provide the sample unit cell parameters. Magnetization measurements for RCoSn samples showed antiferromagnetic ordering around 10 K, 7.9 K and 5 K, respectively for R=Dy, Ho and Er. An additional phase transition at Tt = 5 K and 4 K was observed for DyCoSn and HoCoSn, respectively, and a transition to spin-glass-like state for ErCoSn in Tf = 2.4 K. Two antiferromagnetic phase transitions were also observed for RNiSi series at TN = 6.4 K and Tt = 3.13 K for R=Nd, TN = 15.3 K and Tt = 3.5 K for R=Tb, and, TN = 8 K and Tt = 5 K for R=Dy. External magnetic field applied in RCoSn and RNiSi compounds induces metamagnetic transitions below TN. However, the magnetic moment values at T = 2 K and H = 50 kOe (50kOe) were lower both than the respective estimate values saturated (MS) and effective magnetic moment (eff). The difference between 50kOe and MS can be an indicative that not all antiparallel sub-lattice spins rotates toward the external magnetic field or presence of high magnetocrystalline anisotropy can be reason for the polycrystalline sample to reach the maximum value expected for free ion. The magnetocaloric effect (MCE) of studied compounds was evaluated through the isothermal magnetic entropy change (-SM). For RCoSn series, the maximum values of -SM (-SMmax) and relative cooling power (RCP) were, respectively, 10.2 J/kgK and 251.36 J/kg for DyCoSn, 10.48 J/kgK and 227,19 J/kg for HoCoSn, and 16.22 J/kgK and 326,8 J/kg1 for ErCoSn in a magnetic field variation (H) of 50 kOe. The -SMmax and RCP values found for RNiSi series were respectively, 3.14 J/kgK and 39.26 J/kg, 6.44 J/kgK and 162.17 J/kg and 6.82 J/kgK and RCP = 146.1 J/kg for R=Nd, Tb, and Dy, in H = 50 kOe. These values are comparable or even bigger than those reported in literature for others magnetocaloric compounds, in the same temperature range. The obtained results indicate that the compounds studied here presented interesting characteristics for magnetic refrigeration application in the cryogenic temperature range. |
Palavras-chave: | Compostos Intermetálicos Propriedades Magnéticas Efeito Magnetocalórico Refrigeração Magnética Intermetallic Compounds Magnetic Properties Magnetocaloric Effect Magnetic Refrigeration |
Área(s) do CNPq: | Física da Matéria Condensada |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Maranhão |
Sigla da instituição: | UFMA |
Departamento: | DEPARTAMENTO DE FÍSICA/CCET |
Programa: | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST |
Citação: | SOUZA, Ronilson Lima. Estudo das propriedades magnéticas e magnetocalóricas dos sistemas RCoSn (R = Dy, Ho e Er) e RNiSi (R = Nd, Tb e Dy). 2017.113f. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Materiais/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/2155 |
Data de defesa: | 1-Dez-2017 |
Aparece nas coleções: | DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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RonilsonSouza.pdf | Dissertação de Mestrado | 6,77 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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