Магнитокалорический, магнитообъемный эффекты в сплавах La(Fe,Si)13 и циклы магнитного охлаждения на основе данных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.11, кандидат физико-математических наук Карпенков, Алексей Юрьевич

• Карпенков, Алексей Юрьевич
• кандидат физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Карпенков, Алексей Юрьевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ, МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИЯ

МАГНИТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

§1.1. Магнитокалорический эффект

1.1.1. Термодинамика магнитокалорического эффекта

1.1.2. Численные характеристики оценки

магнитокалорических материалов

§1.2. Магнитокалорические материалы

1.2.1. Классификация магнитокалорических материалов

1.2.2. Магнитные и магнитокалорические свойства соединений ЬаРе13.х81х

§ 1.3. Технология магнитного охлаждения

1.3.1. Основные положения холодильных машин

1.3.2. 8-Т диаграмма холодильного цикла

1.3.3. Магнитное охлаждение

1.3.3.1. Цикл магнитного охлаждения Карно

1.3.3.2. Цикл магнитного охлаждения Эриксона

1.3.3.3. Цикл магнитного охлаждения Брайтона

1.3.3.4. Цикл активного магнитного регенератора

1.3.3.5. Циклы магнитного охлаждения вблизи фазового перехода первого рода

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ОБЗОРУ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

§ 2.1. Синтез и аттестация образцов

§ 2.2. Измерение теплоемкости

§ 2.3. Измерение кривых намагничивания

§ 2.4. Прямые измерения магнитокалорического эффекта

§ 2.5. Измерение магнитострикции и терморасширения

§ 2.6. Измерение теплопроводности

§ 2.7. Измерение модуля Юнга

ГЛАВА 3. МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИЙ И МАГНИТООБЪЕМНЫЙ ЭФФЕКТЫ В СОЕДИНЕНИЯХ ЬаРе13.х81х (х=1,2; 1,4; 1,8)

§3.1. Исследование намагниченности и изотермического изменения

энтропии соединений ЬаРе1з.х81х (х=1,2; 1,4; 1,8)

§3.2. Измерения теплоемкости соединений ЬаРе]з_х81х (х=1,2; 1,4) §3.3. Прямые измерения адиабатического изменения температуры

соединений ЬаРе1з.х81х (х=1,2; 1,4; 1,8)

§3.4. Исследования магнитных фазовых переходов первого рода в соединениях ЬаРе13_х81х методами оптической

микроскопии

§3.5. Измерение магнитообъемного эффекта в соединениях

ЬаРе13-х81х(х=1,2; 1,4; 1,8)

3.5.1. Магнитообъемный эффект в соединениях Ьа(Ре,81)13 с магнитным фазовым переходом второго рода

3.5.2. Магнитообъемный эффект в соединениях Ьа(Ре,81)1з с магнитным фазовым переходом первого рода

§3.6. Измерения теплопроводности и модуля Юнга материалов на

основе сплавов Ьа(Ре,81)13

ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦИКЛОВ МАГНИТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

§4.1. Численная модель для расчетов циклов магнитного

охлаждения

4.1.1. Численные характеристики магнитокалорических материалов и экспериментальные данные, необходимые для численного моделирования

4.1.2. Обратимые циклы Карно, Брайтона и Эриксона

4.1.3. Циклы магнитного охлаждения Брайтона и Эриксона с регенератором

4.1.4. Каскадные циклы магнитного охлаждения с двумя рабочими телами

§ 4.2. Моделирование циклов магнитного охлаждения с

материалами на основе сплавов Ьа(Ре,81)13 в качестве

рабочего тела

4.2.1. Моделирование простых циклов Карно, Брайтона и Эриксона с соединением ГаРец^^ в качестве рабочего тела

4.2.2. Моделирование каскадных и регенеративных циклов магнитного охлаждения Брайтона и Эриксона с соединением ЬаРеп^^з в качестве рабочего тела

4.2.3. Моделирование простых циклов Карно, Брайтона и Эриксона с соединением БаБеп^^ в качестве рабочего тела

4.2.4. Моделирование каскадных и регенеративных циклов магнитного охлаждения Брайтона с соединением ЬаРеп^!^ в качестве рабочего тела

4.2.5. Моделирование каскадных циклов магнитного охлаждения, в которых в качестве рабочих тел используются материалы с различными температурами Кюри

§ 4.3. Сравнение парокомпрессионных циклов охлаждения и циклов

магнитного охлаждения

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Магнитокалорический, магнитообъемный эффекты в сплавах La(Fe,Si)13 и циклы магнитного охлаждения на основе данных материалов»

ВВЕДЕНИЕ

Технология магнитного охлаждения, которая более 80 лет успешно применяется для получения сверхнизких температур, в последние 30 лет рассматривается как перспективный метод охлаждения при температурах вблизи 300 К. Считается, что разрабатываемый новый класс бытовых магнитных рефрижераторов может работать с большей эффективностью, чем рефрижераторы с парокомпрессионным циклом, к тому же они не содержат экологически небезопасных фреонов, компактны и могут обеспечивать быструю передачу тепла от охлаждаемого тела к горячему теплообменнику [1-3].

В основе технологии магнитного охлаждения лежит магнитокалорический эффект (МКЭ), проявляющийся в изменении термодинамического состояния магнетика, вызванного изменением внешнего магнитного поля. В зависимости от условий, при которых прикладывается магнитное поле, для численной характеристики МКЭ обычно используют либо адиабатическое изменение температуры АТад, либо изотермическое изменение энтропии ЛБм- Теплоемкость материала как функция поля и температуры С# является третьим важным параметром, показывающим способность материала абсорбировать тепловую энергию [4].

Материалы, в которых наблюдается магнитный фазовый переход первого рода, в настоящее время считаются наиболее перспективными для применения в качестве хладагентов магнитных холодильников (МХ), так как они показывают высокие значения МКЭ, что связано с очень резкими изменениями намагниченности в зависимости от температуры. К таким материалам относятся: Оё5(81,Ое)4, Ьа(Ре,81,А1)]3, МпРеРАэ, №Мп(Оа,8пДп)

[5].

Интерметаллические соединения ЬаРе13.х81х с низким содержанием кремния (х<1,6) имеют фазовый переход из ферромагнитного (ФМ) в парамагнитное (ПМ) состояние при температуре Кюри (Тс) в области 200 К. Приложение внешнего магнитного поля может индуцировать зонный метамагнитный переход при температурах выше Тс. Оба перехода в ферромагнитное состояние сопровождаются значительным изменением объема около 1% [6, 7]. Значения А8М, наблюдаемые в ЬаРеп.х81х с х<1,6 достигают 20 Дж/(кг К) в магнитном поле ЦоН= 2 Тл, что в четыре раза превышает это значение для Ос1, который является прототипом материала для

МХ [2,5]. Кроме того, высокое содержание железа и тот факт, что Ьа является самым дешевым из редкоземельных элементов, делает материалы данной системы более привлекательными для технологии магнитного охлаждения, чем системы материалов, базирующихся на дорогостоящем редкоземельном металле С<1. Следует отметить, что увеличение магнитокалорического эффекта данных соединений может быть осуществлено путем внедрения водорода, что влияет на характер прямого обменного взаимодействия. При этом критическая температура может быть увеличена до 450 К, а средний магнитный момент на атом Ре увеличивается от 2,0 цв ДО 2,2 |хв, и фазовые переходы, индуцированные полем или температурой, сохраняют первый род [5].

В большинстве современных работ, посвященных исследованию МКЭ, используется косвенный метод численной оценки МКЭ на основе расчета из кривых намагничивания магнитного вклада в изменение энтропии, используя соотношения Максвелла. Это может привести к ошибочным результатам расчетов даже для переходов второго рода. В случае перехода первого рода ошибки могут быть очень серьезными [6,13]. Таким образом, более адекватным методом для измерения МКЭ является прямое измерение адиабатического изменения температуры А Тад.

Следует отметить, что в материалах, в которых имеют место фазовые переходы первого рода, неизбежно наблюдаются температурные и магнитные гистерезисы. Это приводит к необратимому выделению скрытой теплоты перехода, что снижает эффективность магнитного цикла охлаждения. В то же время, индуцированные полем изменения объема 0,81,0%, наблюдаемые в соединениях ЬаРе1з.х81х, могут способствовать магнитному гистерезису и вызывать необратимости в изменении температуры. Как отмечается в работах [6, 7] основной причиной большого изменения энтропии наблюдаемого на соединениях ЬаРе1з_х81х (х<1,6) вблизи Тс связано с резким изменением намагниченности, которое вызвано расширением решетки. Однако в работах [6,7] исследования магнитообъемного эффекта проводились в изотермических условиях, что не дает полного описания процессов происходящих в образце при адиабатическом намагничивании, а, следовательно, оценки различных вкладов в изменение намагниченности.

Для характеристики магнитокалорических материалов все три параметра АБм, АТад и С# одинаково важны [4]. Тем не менее, даже одновременное знание всех этих трех параметров не дает полной картины, так как в зависимости от используемого цикла охлаждения, оптимальное соотношение между АБм, АТад и С# может варьироваться в широких пределах. В связи с этим, для всестороннего анализа эффективности применения магнитокалорического материала, кроме точного определения АБм, АТад и С# из эксперимента, важно сопоставление их с другими термодинамическими параметрами, которые индивидуальны для каждого конкретного цикла охлаждения. Такими параметрами являются: переносимое за цикл тепло ()& работа за цикл Же, холодильный коэффициент КПД. Эти величины (с учетом рабочей частоты холодильника /) позволяют также провести сравнительный анализ различных технологий охлаждения, так как показывают потенциальную эффективность конечного устройства.

На основании вышеизложенного целью данной работы стало: систематическое исследование магнитообъемного и магнитокалорического эффектов в соединениях ЬаРе13_х81х (х=1,2; 1,4; 1,8) с магнитными фазовыми переходами первого и второго рода, а так же анализ циклов магнитного охлаждения на основе данных материалов.

Диссертация содержит введение, четыре главы, заключение и список цитированной литературы.

Первая глава представляет собой литературный обзор. Рассмотрено современное состояние теории МКЭ. Приведен обзор работ по исследованию магнитных, магнитокалорических и магнитострикционных свойств соединений системы Ьа(Ре,81)13. Проведен анализ технологии магнитного охлаждения. Особое внимание уделено описанию циклов магнитного охлаждения и их численным характеристикам.

Вторая глава посвящена методике проведения эксперимента. Описаны методы получения и аттестации образцов, методики проведения магнитных измерений. Дано подробное описание установки по измерению магнитокалорического и магнитообъемного эффектов.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям намагниченности, теплоемкости, теплопроводности, упругих констант, магнитокалорического и магнитообъемного эффектов соединений ЬаРе13.х81х (х=1,2; 1,4; 1,8) в области магнитных фазовых переходов.

В четвертой главе, методом численного моделирования различных термодинамических циклов и на основе экспериментальных данных магнитных измерений {Абм, ДТас1, сн), решается задача оценки значений ()с, И^с и КПД для различных циклов магнитного охлаждения, использующих в качестве рабочего тела материалы Ьа(Бе,81)13 и Ос1. Проводится сравнение основных рабочих характеристик парокомпрессионных и магнитных холодильных машин.

В заключении приводятся основные выводы диссертационной работы и список цитируемой литературы.

Заключение диссертации по теме «Физика магнитных явлений», Карпенков, Алексей Юрьевич

выводы

1. Исследован магнитокалорический эффект (МКЭ) соединений ЬаРе]3.х81х с х=1,8; 1,4 и 1,2 и определены два вклада в общее изотермическое изменение магнитной энтропии А8^Т,АН) - вклад от парапроцесса и вклад от скрытой теплоты перехода. Показано, что для ЬаБеи.^х с переходом первого рода (х<1,6), эти вклады сопоставимы по величине, что приводит к «ступенчатому» изменению общей энтропии образца сначала за счет парапроцесса в парамагнитной фазе, затем за счет теплоты индуцированного полем магнитного перехода из парамагнитного (ПМ) в ферромагнитное (ФМ) состояние.

2. Впервые методом прямых измерений выполнены систематические исследования полевых зависимостей адиабатического изменения температуры АТад(Н) соединений ЬаРе1з.х81х (х=1,2; 1,4; 1,8). Установлено, что для соединений с магнитными фазовыми переходами первого рода (х<1,6) в результате циклирования образца в магнитном поле ЦоА№= 1,9 Тл, АТад(Т)о->н может уменьшаться на 1 К (с 7 К до 6 К), что объясняется наличием температурного гистерезиса. Пренебрежение этим эффектом приводит к завышенной оценке МКЭ материалов с переходом первого рода.

3. Методом оптической микроскопии впервые проведены исследования магнитного фазового перехода в соединении ЬаБе!Исследовано необратимое изменение микроструктуры материала, приводящее к более высокому значению МКЭ, наблюдаемому при первом намагничивании. Установлено, что в процессе индуцированного полем перехода из ПМ в ФМ состояние, зарождение и рост ФМ фазы приводит к прохождению волны деформаций в объеме образца, вследствие чего появляются микротрещины. Однако наличие микротрещин не приводит к разрушению образца, и он демонстрирует стабильный МКЭ как минимум на протяжении 10000 циклов.

4. Впервые методом прямых измерений, в ходе которых одновременно измерялись полевые зависимости изменения температуры и объема образца, выполнены систематические исследования магнитообъемного эффекта в соединениях ЬаРе13.х81х (х=1,2; 1,4; 1,8) в изотермических и адиабатических условиях. Установлено, что структурные изменения образца, вызванные гигантским магнитообъемным эффектом (АУ= 0,31%) вносят незначительный вклад в общий МКЭ образца.

5. Разработана численная модель для расчетов различных циклов магнитного охлаждения, как при бесконечных, так и при конечных массах теплообменников. Данная модель, на основе экспериментальных данных АБМ, ЛТад и С# позволяет определить основные термодинамические параметры циклов магнитного охлаждения: переносимое за цикл тепло ()& работу за цикл Же и холодильный коэффициент (или КПД). С помощью разработанной модели рассчитаны циклы магнитного охлаждения с использованием в качестве рабочего тела редкоземельного металла вё и материалов на основе соединений ЬаРе1з.х81х (х=1,8; 1,4). Показано, что использование материалов на основе соединений Ьа(Ре,81)в, в которых наблюдается фазовый переход первого рода, является более эффективным.

6. В рамках разработанной модели рассчитаны регенеративные и каскадные циклы охлаждения, использование которых расширяет температурный диапазон охлаждения, однако найденная эффективность таких циклов хуже, чем простых циклов Карно, Брайтона и Эриксона. Данное обстоятельство необходимо учитывать при конструировании холодильных машин, работающих по циклу активного магнитного регенератора.

7. Проведено сравнение парокомпрессионных и магнитных циклов охлаждения и обозначены условия, при которых использование магнитных систем охлаждения является более эффективным. Показано, что в случае, когда 8ГРц?нм > ДТад(Тс) использование относительной холодильной мощности (ЯСР) для характеристики хладагента не является корректным. Для этой цели предпочтительнее использовать количество тепла, перекачиваемого за цикл Qc.

Основные положения диссертации опубликованы в работах: в журналах из списка ВАК:

1. Карпенков А.Ю., Карпенков Д.Ю., Скоков К.П., Кошкидько Ю.С., Семенова Е.М., Пастушенков Ю.Г. Микроструктура и магнито-калорический эффект сплавов Nd-Fe // Перспективные материалы. Спец. вып., март, 2008. Труды XIX Международной конференции «Материалы с особыми физическими свойствами и магнитные системы». С.67-71.

2. Карпенков А.Ю., Карпенков Д.Ю., Скоков К.П., Семенова Е.М., Смирнов Р.Ф., Lyubina J., Gutfleish О., Пастушенков Ю.Г. Влияние добавок кремния на магнитокалорический эффект сплавов R2(FeSi)i7 // Перспективные материалы. Спец. вып. (6), декабрь, 2008. 4.1. Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества. С.З96-400.

3. Карпенков Д.Ю., Карпенков А.Ю., Скоков К.П., Семенова Е.М., Смирнов Р.Ф., Пастушенков Ю.Г. Магнитокалорический эффект микро- и нанокристаллических сплавов TbFenTi // Перспективные материалы. Спец. вып. (6), декабрь, 2008. 4.1. Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества. С.401-404.

4. Карпенков А.Ю., Скоков К.П., Карпенков Д.Ю., Пастушенков Ю.Г. Численное моделирование циклов магнитного охлаждения Карно, Брайтона и Эриксона // Вестник ТвГУ. Серия «Прикладная математика». 2012. Вып.1 (25). С.39-50. и других рецензируемых изданиях:

5. Карпенков А.Ю., Смирнов Р.Ф. Магнитокалорический эффект соединений R2Fe]7 и R2(Fe,Si)i7 // Материалы V Международной научно-технической конференции «Молодые ученые - науке, технологиям и профессиональному образованию». 2008. Ч.З. С. 186-189.

6. Карпенков Д.Ю., Карпенков А.Ю., Скоков К.П., Семенова Е.М., Смирнов Р.Ф., Пастушенков Ю.Г. Магнитокалорический эффект в микро-и нанокристаллических сплавах RFenTi // Вестник ТвГУ. Серия «Физика». 2009. Вып.4. С.5-11.

7. Никитин С.А., Карпенков А.Ю., Терешина И.С., Карпенков Д.Ю., Палевски Т. Гигантская объемная магнитострикция в интерметаллических соединениях HoCo2-xGax // Новое в магнетизме и магнитных материалах. Сборник трудов XXI Международной конференции. 2009. С.554-556.

8. Терешина И.С., Никитин С.А., Политова Г.А., Карпенков А.Ю., Бурханов Г.С. Чистяков О.Д. Магнитокалорический эффект и магнитоупругие аномалии в области температуры Кюри в соединениях (Tb,Dy,Ho)Co2 // Новое в магнетизме и магнитных материалах. Сборник трудов XXI Международной конференции. 2009. С.535-537.

9. Карпенков Д.Ю., Карпенков А.Ю., Смирнов Р.Ф. Магнитокалорический эффект в нанокомпозитных бинарных сплавах системы YFe // Наноматериалы и наноструктуры. 2010. №.2. С.51-53.

10. Skokov К.Р., Koshkid'ko Yu.S., Karpenkov D.Yu., Karpenkov A.Yu., Semenova E.M., Pastushenkov Yu.G. Magnetocaloric effect in micro- and nanocrystalline TbFenxTi intermetallic compounds // J. of Physics: Conference Series. 2009. V.144. P.012087.

11. Карпенков Д.Ю., Карпенков А.Ю., Смирнов Р.Ф. Магнитокалорический эффект в нанокомпозитных бинарных сплавах системы YFe // Наноматериаллы и наноструктуры. 2010. №.2. С.51-53.

12. Tereshina I., Politova G., Tereshina E., Nikitin S., Burkhanov G., Chistyakov O., Karpenkov A. Magnetocaloric and magnetoelastic effects in (Tbo.45Dyo.55)i-xErxCo2 multicomponent compounds // J. of Physics: Conference Series. 2010. V.200. P.092012.

13. Tereshina I., Politova G., Tereshina E., Cwik J., Nikitin S., Chistyakov O., Karpenkov A., Karpenkov D., Palewski T. Magnetostriction in (Tbo.45Dyo.55)bXErxCo2 (x = 0.1, 0.2): high-field investigation // J. of Physics: Conference Series. 2011. V.303. P.012024.

14. Nikitin S.A., Karpenkov D.Yu., Karpenkov A.Yu., Nizhankovskii N.I., Palewski Т., Skokov K.P. The magnetostriction of the intermetallic compound ErCo2 near the magnetic phase transition paramagnetism-ferrimagnetism // J. of Physics: Conference Series. 2011. V.303. P.012032.

15. Карпенков А.Ю., Скоков. К.П., Пастушенков Ю.Г., Gutfleisch О. Численное моделирование циклов магнитного охлаждения Брайтона // Вестник ТвГУ. Серия «Физика». 2011. Вып. 14. С.38^16.

16. Карпенков А.Ю., Скоков. К.П., Карпенков Д.Ю., Пастушенков Ю.Г., Gutfleisch О. Моделирование простых циклов магнитного охлаждения и циклов с регенератором Брайтона и Эриксона // Вестник ТвГУ. Серия «Физика». 2011. Вып. 15. С.4-15.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Карпенков, Алексей Юрьевич, 2012 год

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андреенко A.C., Белов К.П., Никитин С.А., Тишин A.M. Магнитокалорический эффект в редкоземельных магнетиках // УФН. 1989. Т.158. С.553-579.

2. Tishin A.M., Spichkin Y.I. The magnetocaloric effect and its applications // Philadelphia: Institute of Physics Publishing, Bristol. 2003. 475 P.

3. Brown G.V. Magnetic heat pumping near room temperature // J. Appl. Phys. 1976. V.47. N.8. P.3673-3680.

4. Pecharsky V.K., Gschneidner K.A., Jr., Pecharsky A.O., Tishin A.M. Thermodynamics of the magnetocaloric effect // Phys. Rev. B. 2001. V.64. P. 144406.

5. Gutfleisch О., Liu J.P., Willard M., Brück E., Chen С., Shankar S.G. Magnetic Materials and Devices for the 21st Century: Stronger, Lighter, and More Energy Efficient // Adv. Mat. 2011. V.23. Issue.7. P.821-842.

6. Shen B.G., Sun J.R., Hu F.X., Zhang H.W., Cheng Z.H. Recent Progress in Exploring Magnetocaloric Materials // Adv. Mater. 2009. V.21. Issue 45. P.4545-564.

7. Fujita A., Fukamichi K., Wang J.-T, Kawazoe Y. Large magnetovolume effects and band structure of itinerant-electron metamagnetic La(FexSii_x)i3 compounds // Phys. Rev. B. 2003. V.68. P. 104431.

8. Warburg E. Magnetische Untersuchugen. I. Uber einige Wirkungen der CoercitivkraM Ann. Phys. Chem. 1881. V.13. P.141.

9. Pecharsky V. K. and Gschneidner К. A. Magnetocaloric effect and magnetic refrigeration // J. Magn. Magn. Mater. 1999. V.200. Issue 1-3. P.44-56.

10. André J.P. Meyer and Pierre Taglang. Influence du champ magnétique sur une transformation polymorphique d'un ferromagnétique // J. Phys. Radium. 1953. V.14. P.82.

11. Giguère A., Foldeaki M. Ravi Gopal В., Chahine R., Bose T. K., Frydman A., and Barclay J. A. Direct Measurement of the "Giant" Adiabatic Temperature Change in Gd5Si2Ge2//Physical review letters. 1999. V.83. P.2262-265.

12. Pecharsky V.K. and Gschneidner K.A., Jr. Magnetocaloric effect from indirect measurements: Magnetization and heat capacity // J. Appl. Phys. 1999. V.86.P.565.

13. Gopal B.R., Chahine R., Foldeaki M., and Bose Т.К. Noncontact thermoacoustic method to measure the magnetocaloric effect // Rev. Sei. Instrum. 1995.V.66. P.232.

14

15

16

17,

18,

19,

20,

21,

22,

23,

24.

25.

26.

27.

Dan'kov S.Yu., Tishin A.M., Pecharsky V.K., and Gschneidner K.A., Jr. Experimental device for studying the magnetocaloric effect in pulse magnetic fields //Rev. Sei. Instrum. 1997. V.68. P.2432. Akulov N.S., Kirensky L.W. Uber einen neuen magnetokalorischen Effekt //J. Phys.USSR. 1940. V.3. P.31-34.

Gschneidner K.A., Pecharsky Jr. and V.K. Magnetocaloric materials // Annu. Rev. Mater. Sei. 2000. V.30. P.387-429.

Tishin A.M., Gschneidner K.A. and Jr., Pecharsky V.K. Magnetocaloric effect and heat capacity in the phase-transition region // Phys. Rev. B. 1999. V.59. P.503.

Dan'kov S.Y., Tishin A.M., Pecharsky V.K., Gschneidner K.A. Jr. Magnetic phase transitions and the magnetothermal properties of gadolinium // Phys. Rev. B. 1998. V.57. P.3478.

Gschneidner K.A., Pecharsky V.K., Tsokol A.O. Recent developments in magnetocaloric materials // Reports on Progress in Physics. 2005. V. 68. N.6. P. 1479.

Lyubina J., Schäfer R., Martin N., Schultz L., Gutfl eisch O. Novel Design of La(Fe,Si)i3 Alloys Towards High Magnetic Refrigeration // Adv. Mater. 2010. V.22. P.3735.

Hu F. X., Shen B.G., Sun J.R., Zhang X.X. // Chin. Phys. 2000.V.9. P.550. Fujieda S., Fujita A., Fukamichi K. Large magnetocaloric effect in La(FexSii-x)i3 itinerant-electron metamagnetic compounds // Appl. Phys. Lett. 2002. V.81. P.1276.

Gutfleisch O., Yan A., Müller K.-H. Large magnetocaloric effect in melt-spun LaFen-Ä // J. Appl. Phys. 2005. V.97. P.10M305. Liu X. B., Liu X. D., Altounian Z., Tu G. H. Phase formation and structure in rapidly quenched La(Feo.88Co0.i2)i3-xSix alloys // J. Alloys Compd. 2005. V.397. P. 120.

Lyubina J., Gutfl eisch O., Kuz'min M.D., Richter M. La(Fe,Si)i3-based magnetic refrigerants obtained by novel processing routes // J. Magn. Magn. Mater. 2008. V.320. P.2252 .

Hu F. X., Shen B. G., Sun J. R., Zhang X. X. Great magnetic entropy change in La(Fe, M)13 (M=Si, Al) with Co doping // Chin. Phys. 2000. V.9. P.550. Lyubina J., Nenkov K., Schultz L., Gutfl eisch O. Multiple Metamagnetic Transitions in the Magnetic Refrigerant La(Fe,Si)i3Hx// Phys. Rev Lett. 2008. V.101.P.177203 .

28. Hu F.X., Gao J., Qian X.L, Ilyn M., Tishin A.M., Sun J.R., Shen B.G. Magnetocaloric effect in itinerant electron metamagnetic systems La(Feb;cCo*)ii.9Sii.i //J. Appl. Phys. 2005.V.97.P.10M303.

29. Wang F, Zhang J., Chen Y.F., Wang G.J., Sun J.R., Zhang S.Y, Shen B.G. Spin-glass behavior in La(Fei.xMnx)n.4Sii.6 compounds // Phys. Rev. B. 2004. V.69. P.094424.

30. Kim Anh D.T., Thuya N. P., Due N.H., Nhien T.T., Nong N.V. Magnetism and magnetocaloric effect in Lai-yNdy(Fe0.88Sio. 12)13 compounds // J. Magn. Magn. Mater. 2003. V.262. P.427.

31. Shen J., Li Y.X., Sun J.R., Shen B.G. Effect of R substitution on magnetic properties and magnetocaloric effects of Lai-xRxFeii.5SiL5 compounds with R = Ce, Pr and Nd // Chin. Phys. B. 2009. V.18. P.2058.

32. Chen Y.F., Wang F., Shen B.G., Ни F.X, Cheng Z.H., Wang G.J., Sun J.R. Large magnetic entropy change near room temperature in the LaFen.5Si1.5H13 interstitial compound //Chin. Phys. 2002. V.l 1. P.741.

33. Chen Y.F., Wang F., Shen B.G., Ни F.X, Sun J.R., Wang G.J, Cheng Z.H. Magnetism and magnetic entropy change of LaFen.6Sii.4Cx (x=0-0.6) interstitial compounds // J. Appl. Phys. 2003. V.93. P.1323.

34. Ни F.X, Ilyn M, Tishin A.M., Sun J.R, Wang G.J, Chen Y.F., Wang F„ Cheng Z.H, Shen B.G. Direct measurements of magnetocaloric effect in the first-order system LaFe1L7Sii.3 //J. Appl. Phys. 2003.V.93. P.5503.

35. Chen Y.F, Wang F„ Shen B.G, Ни F.X, Sun J.R, Wang G.J, Cheng Z.H. Magnetic properties and magnetic entropy change of LaFen.5Si15Hy interstitial compounds // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. V.15. P.L161.

36. Zimm C, Boeder A, Chel J, Sternberg A, Fujita A, Fujieda S, Fukamichi K. Design and performance of a permanent-magnet rotary refrigerator // Int. J. Refrig. 2006. V.29. P. 1302.

37. Fujita A, Koiwai S, Fujieda S, Fukamichi K, Kobayash T. i, Tsuji H, Kaji S, Saito A.T. Active Magnetic Regeneration Behavior of Spherical Hydrogenated La(Fe0.86Sio.i4)i3 Fabricated by Rotating Electrode Process // Jpn. J. Appl. Phys. 2007. V.46. P.L154.

38. Tishin A.M., Spichkin Y.I. The magnetocaloric effect and its applications // Philadelphia: Institute of Physics Publishing, Bristol. 2003. 475 P.

39. Нимич Г.В, Михайлов B.A, Бондарь E.C. Современные системы вентиляции и кондиционирования воздуха // ТОВ "Видавничий будинок "Аванпост-Прим". 2003. 630 с.

40. Debye P. Einige Benzerkungen zur Mgnetisierung bei tiefer Temperatur // Ann. Physik. 1926. V.81. P. 1154.

41. Giauque W.F. A thermodynamic treatment of certain magnetic effects, a proposed method of producing temperatures considerably below 1 ° absolute //J. Amer. Chem. Soc. 1927. Y.49. P.1864.

42. Risser M., Vasile C., Engel T., Keith B., Muller C. Numerical simulation of magnetocaloric system behaviour for an industrial application // International Journal of Refrigeration. 2010. V. 33. P.973-981.

43. Barclay, J. A. Theory of an active magnetic regenerative refrigerator // NASA Conference Publication. 1983. P.375-387.

44. Rowe A. and Tura A. Experimental investigation of a three-material layeredactive magnetic regenerator// International J. of Refrigeration. 2006. V.29. P. 1286-1293.

45. Yu B., Liu M., Egolf P.W., Kitanovski A. A review of magnetic refrigerator and heat pump prototypes built before the year // International Journal of Refrigeration. 2010. V.33. P. 1029-1060.

46. Cross C.R., Barclay J.A., DeGregoria A.J., Jaeger S.R. and Johnson J.W. // Cryogenic Eng. Conf. 1987.

47. Nielsen K.K., Bahl C.R.H., Smith A., Pryds N., Hattel J. A comprehensive parameter study of an active magnetic regenerator using a 2D numerical model // International J. of Refrigeration. 2010. V.33. P.753-764.

48. He J., Chen J., Hua B. // Phys. Rev. 2002. V.65. P.361451.

49. Nikitin S.A., Myalikgulyev G., Tishin A.M., Annaorazov M.P., Asatryan K.A. and Tyurin A.L. The magnetocaloric effect in Fe49Rh5i compounds // Physics Letter A. 1990. V.148. P.363-367.

50. Flippen R.B., Darnell F.J. Entropy Changes of Ferromagnetic-Antiferromagnetic Transitions from Magnetic Measurements // J. Appl. Phys. 1963. V.34. P. 1094.

51. Bergevin F., Muldawer L. // Compt. Rend. 1961. V.252. P. 1347.

52. Polovov V.M., Ponomarev B.K., Antonov B.E.,// Fiz. Met. Metalloved. 1975. V.39. P.977.

53. Zakharov A.L, Kadomtseva A.M., Levitin R.Z., Ponyatovskii E.G. // Zh. Eksp. Teor. Fiz. 1964. V.46. P.2003.

54. Pal L., Tarnoczi T., Szabo P., Kren E., Toth J. Investigation of the antiferromagnetic-ferromagnetic transformation in ironrhodium alloys. // Proceedings of the International Conference on Magnetism, Nottingham,

1964, The Institute of Physics and Physical Society. London. 1965.P. 15 8161.

55. Annaorazov M.P, Bärner K, Yal9in S. Cooling cycles based on the AF-F transition in Fe-Rh induced by magnetic field// Journal of Alloys and Compounds. 2004. V.372. P.52-57.

56. Annaorazov M.P, Guven H.M, Barner K. COP of cooling cycles around the AF-F transition in FeRh based on experimental data// J. of Alloys and Compounds. 2005. V.397. P.26-30.

57. Nikitin S.A., Annaorazov M.P, Tishin A.M., Tyurin A.L, Asatryan K.A, Pis'ma // Zh. Tekhn. Fiz. 1991. V. 12. P.38.

58. Annaorazov M.P, Asatryan K.A, Myalikgulyev G, Nikitin S.A., Tishin A.M., Tyurin A.L. Alloys of the FeRh system as a new class of working material for magnetic refrigerators // Cryogenics. 1992. V.32. P.867.

59. Wang F, Chen Y. F, Wang G. J, Sun J. R, Shen B. G. // Chin. Phys. 2003. V.12.P.911.

60. Hu F.X, Gao J, Qian X.L, Ilyn M, Tishin A.M., Sun J.R, Shen B.G. Magnetocaloric effect in itinerant electron metamagnetic systems LaCFeI^Co,)n.9Siu// J. Appl. Phys. 2005. V.97. P.10M303.

61. Shen J, Gao B, Dong Q. Y, Li Y. X, Hu F. X, Sun J. R, Shen B.G. Magnetocaloric effect in La^xPrxFeiojCoo.sSii.s compounds near room temperature // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. Y.41. P.245005.

62. Wang F.W, Wang G. , Hu F.X, Kurbakov A, Shen B.G, Cheng Z.H. // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. V.15. P.5269.

63. Fujita A, Fujieda S, Fukamichi K.// Phys. Rev. B. 2001. V.65. P.014410.

64. Liu X.B, Altounian Z, Ryan D.H. // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. V.15. P.7385.

65. Hamdeh H.H., Al-Ghanem H„ Hikal W.M, Taher S.M, Ho J.C, Anh D.T.K, Thuy N.P, Due N.H, Thang P. .// J. Magn. Magn. Mater. 2004. V.269. P.404.

66. Schäfer R. "Investigation of Domains and Dynamics of Domain Walls by the Magneto-optical Kerr Effect" in Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials. 2007. V.3: Novel Techniques for Characterising and Preparing Samples (Eds.: H. Kronmüller and S. Parkin), Wiley, Chichester UK.

67. Fukamichi К., A. Fujita, S. Fujieda. Large magnetocaloric effect and thermal transport properties of La(Fe,Si)i3 and their hydrides // J. Alloys and Compounds. 2006. P.408-412.

68. Fujieda S., Hasegawa Y., Fujita A., Fukamichi K., J. Appl. Phys. 2004. V.95. P.2429.

69. Kuz'min M.D., Skokov K.P., Karpenkov D.Y., Moore J.D., Richter M. and Gutfleisch O. Magnetic field dependence of the maximum adiabatic temperature change. Appl. Phys. Lett. 2011. V.99. P.012501.

70. Булат Л.П., Ведерников M.B., Вялов А.П. и др. Термоэлектрическое охлаждение. Текст лекций // Под ред. Л.П. Булата. С.-П., СПбГУНиПТ, 2002. 147 С.

71. Архаров A.M., Брандт Н.Б., Жердев А.А. О возможности создания магнитных холодильных машин. Холодильная техника. 1980. №8. С.13-18.

72. Флёров И.Н. Калорические эффекты в твердых телах и перспективы их практического использования. Известия Санкт-Петербургского государственного университета низко температурных и пищевых технологий. 2008. Вып.1. С.41-63.

73. Булат Л.П. Твердотельные охлаждающие системы / Л.П. Булат // Холодильный бизнес. 2008. № 8. С. 10-17.

БЛАГОДАРНОСТИ

Считаю своим приятным долгом выразить глубокую благодарность моему научному руководителю доктору физ.-мат. наук, профессору Пастушенкову Юрию Григорьевичу за предложенную интересную тему диссертации, постоянное внимание к работе и обсуждение полученных результатов.

Выражаю глубокую благодарность кандидату физ.-мат. наук, доценту Скокову Константину Петровичу за постоянное внимание, помощь в экспериментальной работе и подготовке публикаций, а также за плодотворное обсуждение результатов.

Также выражаю благодарность профессору Оливеру Гутфляйшу за возможность проведения экспериментальных исследований в Институте металловедения Дрезден, Германия).

Хочу поблагодарить доктора физ.-мат. наук, профессора Никитина Сергея Александровича и доктора физ.-мат. наук Терешину Ирину Семеновну за полезные дискуссии и помощь в подготовке публикаций.

Благодарю всех сотрудников кафедры магнетизма ТвГУ, особенно Семенову Елену Михайловну, Ляхову Марину Борисовну и Карпенкова Дмитрия Юрьевича за доброжелательное отношение и поддержку данной работы.