ИСТИНА

Развитие технологии безфреоновых рефрижераторов позволяет решить ряд проблем энерго- и ресурсосбережения и заметно снизить остроту в ряде проблем экологического характера (проблема озоновой дыры, парникового эффекта). Магнитные рефрижераторы на основе интерметаллидов редкоземельных металлов - одна из ниболее реальных возможностей достаточно быстро решить основную задачу, связанную с созданием конкретного технического устройства. В результате выполнения проекта отработаны оптимальные методики синтеза новых и наиболее перспективных для получения материалов с потенциально гигантским МКЭ редкоземельных интерметаллических соединений составов R6TX2, R5TX2, R5X3 (R = {Ce, Sm,Mg, Gd-Er}, T = {Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Cd,Zn}, X = {Si, Ge, Ga, Al, Sb, Bi, Te}) и составов RTX (R = {Ce, Gd-Er}, T = {Mn,Fe}, X = {Si, Ge, Ga, Al, Sb, Bi}. Синтез соединений будет осуществлялся с применением методов электродуговой плавки, механохимии, термобарической обработки и термической обработки; состав сплавов и кристаллическая структура составляющих их фаз изучались методами сканирующей электронной микроскопии, качественного и количественного рентгеновского анализа, локального рентгеноспектрального анализа и рентгеноструктурного анализа. Магнитные свойства (в частности - магнитокалорический эффект) измерены по стандартным методикам в интервале температур 2 К - 300 К. Магнитная структура новых магнетиков изучена методами нейтронографии.

Определены температуры магнитного упорядочения соединений Dy5CoBi2, Ho5CoBi2, Er5CoBi2, Gd5Si3, Ho5Si3, Ho5Ge3, Tb5Sb3, Dy5Sb3, Er5Sb3, Tm5Sb3, Tb6FeBi2, Dy6FeBi2, Ho6MnSb2, Tm6MnSb2, Dy6MnBi2, Dy6Mn0.33Fe0.67Bi2 и Tb6Mn0.33Fe0.67Bi2, Gd4Sb2.75Ge0.25, Gd4Sb2.75Si0.25, Gd4Sb2Bi, а также тип магнитного упорядочения и магнитная структура соединений Ce4Ge3, Ce4Sb3, Tb4Sb3, Tb4Sb2.75Ge0.25, Tb4Sb2Bi, Tb5Si3, Tb5Sb3, Ho5Si3, Ho5Ge3, Ho5Sb3, Dy1-xHoxTi0.85Mo0.15Ge, La0.5Tb0.5MnSi, YbMn2SbBi и TbSi. Проведены измерения магнитокалорического эффекта (МКЭ) в соединениях Gd5Si3, Ce4Sb3, Gd4Sb3, Ho6CoBi2, Dy5CoBi2, Ho5CoBi2, DySi, Dy5Si2Ge2, Gd2Dy3Si2Ge2, Dy0.5Gd4.5Si2Ge2, Ce5Ge4, Gd5SiGe2.5Sb0.5, Gd2Ti3Ge4, Tb2Ti3Ge4, Er2Ti3Ge4 и Dy6FeBi2. Синтезированы новые соединения: Gd6FeTe2, Gd6CoTe2, Dy6MnTe2, Dy6FeTe2, Dy6CoTe2, Dy6NiTe2, Ho6CoTe2, Ho6FeTe2, Sc6MnBi2, Sc6FeBi2, Sc6MnSb2, Gd6Co2.5Sn0.5, Dy6Co2.5Sn0.5 и Er6Co2.5Sn0.5 для последующего изучения их физических свойств. Интервал температуры магнитных превращений и низкий МКЭ в соединениях Gd5Si3, Dy5CoBi2, Ho5CoBi2 и DySi показали их неперспективность как магнитных рефрижераторов: несмотря на высокое содержание редкоземельных металлов в данных соединениях, их МКЭ составляет dSm ~ -1 Дж/мольРЗМ*К (адибатическая температура dTad ~ 2 K) при 25-70 К. Соединение Tb5Si3 демонстрирует гигантское значение магнитосопротивления MR = -57 % при температуре магнитного упорядочивания TN = 68 K и магнитном поле H = 9 T. Замещение гадолиния диспрозием и германия сурьмой в соединениях Gd5Si2Ge2 и Gd5SiGe3 приводит к снижению МКЭ до значений -14 Дж/кг*К (Dy3Gd2Si2Ge2), -9 Дж/кг*К (Dy0.5Gd4.5Si2Ge2), - 7 Дж/кг*К (Dy5Si2Ge2) и - 18,5 Дж/кг*K (Gd5SiGe2.5Sb0.5) (здесь и ниже даны значения МКЭ для изменения магнитного поля Н = 0-5 Т). МКЭ на моль РЗМ в соединении Gd4Sb3 несколько превышает МКЭ на моль РЗМ чистого гадолинии (- 1.75 и - 1,5 Дж/мольGd*К, сооответственно), при этом возможно получение магнитного рефрижератора до температур ~ 300 K (TCN ~ 315 K для Gd4Sb2.75Si0.25, TCN = 303 K для Gd4Sb2.75Ge0.25). Изучение магнитной структуры и магнитных свойств Tb4Sb3 показали, что он является метамагнетиком с критическим магнитным полем HC = 0.3 T. Химическое давление атомов Ge и Bi в твердых расторах Tb4Sb2.75Ge0.25 и Tb4Sb2Bi ведет к нарушению метамагнитного состояния и облегчает ферромагнитный переход в отсутствие магнитного поля. Соединения Ce5Ge4 и Ce4Sb3 обладают сравнительно высоким МКЭ: -8.85 Дж/кг*K, TCN = 12 K (Ce5Ge4) и -7.0 Дж/кг*К, TCN = 5 K (Ce4Sb3). Соединения {Gd-Er}6{Mn, Fe, Co}{Sb, Bi}2 перспективны для разработки магнитных рефрижераторов на их основе: Ho6CoBi2 обладает МКЭ на моль РЗМ (-3 Дж/мольНо*К) несколько выше МКЭ на моль РЗМ чистого гольмия (-1.5 Дж/мольНо*К); замещение ~3-4 % ат железа марганцем в соединениях R6FeBi2 приводит к увеличению температуры магнитного превращения на 100 K (TC = 250 K для Tb6FeBi2 и TC = 350 K для Tb6Mn0.33Fe0.67Bi2, TC = 145 K для Dy6FeBi2 и TC = 228 K для Dy6Mn0.33Fe0.67Bi2). Показана возможность получения твердых растворов {Gd,Tb, Dy, Ho}6Mn1-x{Fe, Co}x{Sb, Bi}2 с температурой магнитного упордочения подрешетки редкоземельных металлов до 700-800 K.