磁性材料的磁學(xué)性質(zhì)以及磁熵變的模擬研究.pdf

1、磁制冷技術(shù)與傳統(tǒng)以氟利昂氣體為工作介質(zhì)的壓縮制冷技術(shù)相比，具有效率高，無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)，越來(lái)越引起人們的重視。而其發(fā)展的關(guān)鍵之一是提高工質(zhì)的最大磁熵變處的溫度，二是使工質(zhì)的構(gòu)成磁密度盡可能大以使磁熵變大。本文利用傳統(tǒng)的蒙特卡洛方法模擬計(jì)算用Ising模型描述的具有不同自旋量子數(shù)，磁各向異性作用、磁性粒子濃度的磁性材料受溫度及外場(chǎng)等因素對(duì)其磁學(xué)性質(zhì)和磁熵變的影響。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
　　一、在不同自旋量子數(shù)的鐵磁體及反鐵磁

2、體系中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)各向異性參數(shù)的絕對(duì)值小于自旋交換耦合常數(shù)時(shí)，體系的轉(zhuǎn)變溫度隨著各向異性作用參數(shù)的負(fù)向增大向低溫區(qū)移動(dòng)。鐵磁體系的基態(tài)能隨著各向異性作用的負(fù)向增大而增大，在相變點(diǎn)附近，內(nèi)能有轉(zhuǎn)折點(diǎn)，磁比熱以及磁化率呈現(xiàn)陡峭的峰值，磁熵變有負(fù)向極值。在自旋量子數(shù)為1時(shí)，當(dāng)各向異性常數(shù)達(dá)到某一臨界值(-2.871)時(shí)，交換作用與各向異性作用的競(jìng)爭(zhēng)平衡，磁化強(qiáng)度從飽和態(tài)突然降低為0，發(fā)生一級(jí)有序—無(wú)序相變。而在自旋量子數(shù)大于1的體系中，磁化強(qiáng)度隨

3、溫度的變化曲線存在平臺(tái)現(xiàn)象，磁比熱以及磁化率有雙峰結(jié)構(gòu)，分別對(duì)應(yīng)磁有序相內(nèi)的兩種磁學(xué)相相轉(zhuǎn)變點(diǎn)以及體系的有序—無(wú)序相變點(diǎn)。此外，在自旋量子數(shù)為2的體系中，磁熵變?cè)诘蜏貐^(qū)的相變點(diǎn)附近有明顯的異常現(xiàn)象。對(duì)反鐵磁體系而言，內(nèi)能以及磁比熱與相同自旋量子數(shù)下的鐵磁體系的行為相同，而磁化率只存在較為平緩的單峰，而且數(shù)值較小。磁熵變?cè)诘蜏貐^(qū)存在反常現(xiàn)象，即出現(xiàn)正磁熵變，并且正值隨著溫度升高逐漸消失，在臨界的各向異性作用常數(shù)附近，體系的正磁熵變值極大。

4、
　　二、研究磁性原子濃度對(duì)稀磁合金的磁學(xué)量及磁熵變的影響。隨著磁性原子濃度的下降，合金的飽和磁化強(qiáng)度、轉(zhuǎn)變溫度、磁比熱和磁化率的極值降低，磁熵變?cè)谵D(zhuǎn)變溫度附近有負(fù)極大值。在鐵磁體系中，隨著磁性原子濃度的下降，磁熵變減小。在反鐵磁體系中，摻入少量非磁性原子后，磁熵變極值反而增加，當(dāng)非磁性粒子濃度增加到0.25時(shí)，極值達(dá)到最大。另外，發(fā)現(xiàn)鐵磁體系稀磁合金的磁熵變值明顯大于反鐵磁體系的磁熵變值。
　　三、利用傳遞矩陣方法嚴(yán)格求解