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Propriétés structurales, magnétiques et magnétocaloriques de pnictures isotypes de Mn(Fe,Co)P
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Khlifa, Sonia Khadechi-Haj |
| Copyright Year | 2016 |
| Abstract | La plupart des pnictures ternaires de formule generale MM'X (ou M et M' sont des metaux de transition et X un element p tel que P et As) cristallisent avec une structure derivee de type Fe2P presentant un effet magnetocalorique (MCE) eleve avec une concentration en electrons d proche de celle de Fe. Au contraire, les systemes polytypes MM'X de type Co2P conduisent a des performances modestes, meme lorsque les elements metalliques sont identiques, a savoir les phases MnFeP1-xAsx (hexagonale) et MnFe1-xCoxP (orthorhombique) presentes dans des diagrammes de phases magnetiques tres similaires. Ainsi, le but de ce travail etait tout d'abord de mieux comprendre l'evolution fondamentale des comportements structuraux et magnetiques de la serie orthorhombique lorsqu'on effectue des substitutions partielles d'elements choisis sur des sites specifiques, tels que Mn par Cr, Ni par Fe ou Co, et P par Si ou Ge. D'autre part, il s'agissait d'optimiser la formulation et le procede d'elaboration visant a concevoir des composes de type hexagonal dans lesquels As est entierement remplace par Si plus sur, et presentant des performances MCE elevees, en vue d'une production pilote.Dans un premier temps, des efforts de synthese suivis d'analyses DRX, de mesures d'aimantation en fonction du champ et de la temperature, d'analyses par diffraction de neutrons des structures magnetiques, de caracterisations calorimetriques et de mesures comparatives de MCE, ont ete realisees sur de nombreux echantillons formant un panel representatif. De maniere inattendue, Ni, le metal 3d qui porte le moment magnetique le plus faible, a conduit a des anomalies de volume de la maille en fonction du taux de substitution de Fe ou de Co, induisant une evolution non lineaire de l'aimantation a saturation. Apres plusieurs tentatives, et en combinant des substitutions mixtes sur les sites metalliques et non metalliques (par exemple Ni a Co / Ge a P), la variation initiale de l'entropie magnetique a la transition (ΔSm) a ete amelioree par environ un facteur 3, pour atteindre le niveau de reference du Gadolinium. En outre, des structures magnetiques non colineaires et non commensurables aient ete etablies, en bon accord avec l'analyse Mossbauer 57Fe et les calculs de structure electronique.Le deuxieme volet de ce travail comporte 3 parties. D'une part, des analyses de type XRD, MEB, aimantation, calorimetrie... ont ete realisees afin de caracteriser les particularites des poudres magnetocaloriques Mn1-xFexP1-xSix de type Fe2P produites a grande echelle par atomisation sous jet de gaz. Le traitement de recuit apres atomisation est apparu comme etant l'un des parametres les plus importants pour acceder a des performances MCE elevees. Plusieurs essais ont permis de definir la meilleure gamme de temperature, le temps de recuit et la vitesse de refroidissement. Ainsi, la caracteristique ΔSm a ete amelioree de 0,2 a 4 J/kg.K pour une variation de 0-2 T. Pour conforter les resultats ci-dessus, des travaux ont ete focalises sur une formule simple - MnFeP0.5Si0.5 - preparee a partir de precurseurs et en utilisant la fusion HF. L'objectif etait de mieux controler l'equilibre de phases dans le systeme quaternaire. A partir de cette etape, des performances tres interessantes ont ete atteintes, avec un ΔSm de 15 J/kg.K (0-2 T). Enfin, l'emploi de precurseurs specifiques et de la fusion HF ont ete appliques pour produire des formules differentes (differents rapports Mn / Fe et P / Si), comprenant l'utilisation de poudres atomisees. Avec l'experience acquise, des valeurs de 18 et de pres de 24 J/kg.K (0-2 T) ont ete atteintes.En conclusion, les parametres chimiques et topologiques gouvernant les differences majeurs entre les pnictures MM'X de type Fe2P et de type Co2P ont ete discutees. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01496267/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
