Methods for the analysis of thermomagnetic phase transitions of magnetocaloric materials
- Autores: Luis Miguel Moreno Ramírez
- Directores de la Tesis: Alejandro Conde Amiano (dir. tes.), Victorino Franco García (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2019
- Idioma: inglés
- Número de páginas: 190
- Tribunal Calificador de la Tesis: Clara Francisca Conde Amiano (presid.), Javier Sebastián Blázquez Gámez (secret.), Marco Evangelisti Crespo (voc.), Ekkethard Hubertus Bruck (voc.), Nora Mary Dempsey (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencia y Tecnología de Nuevos Materiales por la Universidad de Extremadura y la Universidad de Sevilla
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Idus
- Resumen
- español
Esta tesis se centra en el análisis de las relaciones entre las transiciones de fase termomagnéticas y la respuesta magnetocalórica de los materiales. En primer lugar,se han estudiado diferentes factores experimentales que pueden afectar a la medida e interpretacióndel efecto magnetocalórico, como son: la geometría de la muestra, la presencia de inhomogeneidades composicionales, el truncado de datos calorimétricos a bajas temperaturas y los protocolos de medida para la caracterización directa del efecto magnetocalórico. Posteriormente, se ha puesto de manifiesto que el análisis de la dependencia del efecto magnetocalórico con el campo magnético sirve para obtener información de las transiciones de fase termomagnéticas tales como la temperatura de Curie, los exponentes críticos y el orden de la transición, así como la composición crítica a la queel sistema transita de una transición de fase deprimer orden a una desegundo orden. Estos análisis se han llevado a cabo en materiales ampliamente conocidos tales como Gd, Gd5Si2Ge2, La(Fe,Si)13, aleaciones Heusler Ni-Mn-In y aleaciones amorfas y nanocristalinas basadas en Fe, Co y Ni. Finalmente, se han investigado varias rutas para la optimización de las propiedades magnetocalóricas de los materiales aprovechando las características de las transiciones de primero y segundo orden. Para las transiciones de segundo orden, se ha optimizado la capacidad de refrigeración en función de la fracción de fasesen compuestos Gd-GdZn.Para multicapas nanoestructuradas de Gd/Ti, se ha encontrado una mejor respuesta al campo magnético. Para las transiciones de primer orden, en compuestos La(Fe,Si)13 dopados con metales de transición,se ha reducido la histéresis asociada a la transición mediante el dopado con Ni y se ha aumentado el carácter de primer orden de la transición mediante la adición de Cr. Para estos estudios se han utilizado los métodos de análisis previamente tratados.
- English
This thesis focuses on the analysis of the relation between thermomagnetic phase transitions and magnetocaloric response of materials. First, various experimental factors that can a ect the measurements of the magnetocaloric e ect and can potentially cause misleading interpretation or artifacts are studied with the aid of experimental data and numerical calculations. These are sample geometry, compositional inhomogeneities, low temperature limitation in heat capacity measurements and measurement protocols in direct techniques. After that, it is shown that the analysis of the magnetic eld dependence of the magnetocaloric e ect is useful for obtaining information of thermomagnetic phase transitions, such as Curie temperature, critical exponents (even in biphasic systems), order of the phase transition and critical composition for which rst order phase transition becomes second order. These analyses were performed in well know materials such as Gd, Gd5Si2Ge2, La(Fe,Si)13, Ni-Mn-In Heusler alloys and Fe-, Co-, Ni-amorphous and nanocrystalline alloys. Next, various possible avenues to optimize the magnetocaloric behavior by tapping on the characteristics of rst and second order phase transition type systems were investigated. For second order phase transition type, the coe cient of refrigerant performance was optimized as a function of the amount of the various phase fractions in Gd-GdZn composite, while an enhanced magnetic eld responsiveness is achived in nanostructured Gd/Ti multilayers. For rst order phase transition type, reduction of hysteresis and enhancement of rst order character is achieved in Ni- and Cr-doped La(Fe,Si)13 compounds, respectively.
- español
