[發明專利]一種用于計算磁晶耦合材料磁驅晶格熵變的方法

在審

• 申請號: 202210759010.8
• 申請日: 2022-06-29
• 公開（公告）號: CN115101148A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 張正明;王敦輝;胡鵬強;龔健虎;張成亮;汪鴻昌
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

1.一種用于計算磁晶耦合材料磁驅晶格熵變的方法，其特征在于：包括以下具體步驟：

步驟1，確定磁晶耦合材料相變過程中各磁場下高場相結構的體積分數λ(H)；

步驟2，分別獲取磁晶耦合材料零場相和高場相的德拜溫度和零場相即ZF相，高場相即HF相，依據德拜模型計算其零場相和高場相的晶格熵和

步驟3，建立零場相和高場相兩相共存模型，計算等溫條件下材料在相變溫區內不同磁場下的晶格熵S_L(H)；

步驟4，計算磁晶耦合材料相轉變過程中各磁場下的磁驅晶格熵變ΔS_L(H)，確定ΔS_L(H)趨于飽和時所需的最小磁場，并找出最大晶格熵變所在溫區。

2.根據權利要求1所述的一種用于計算磁晶耦合材料磁驅晶格熵變的方法，其特征在于：所述步驟1中，磁晶耦合材料在相變過程中高場相結構的體積分數由磁場X射線衍射譜、磁場中子衍射譜或相場模擬方法獲得。

3.根據權利要求1所述的一種用于計算磁晶耦合材料磁驅晶格熵變的方法，其特征在于：所述步驟2中，根據德拜模型晶格熵計算公式，計算得到磁晶耦合材料零場相和高場相的晶格熵和基于德拜模型的晶格熵計算公式如下：

其中，N為材料化學式原子數；k_B為玻爾茲曼常數；T為溫度；Θ_D為材料的德拜溫度；e是自然對數的底數，其值為2.718；x是積分變量，它的上下限分別為0和Θ_D/T。

4.根據權利要求1所述的一種用于計算磁晶耦合材料磁驅晶格熵變的方法，其特征在于：所述步驟3中，在相變溫區內，若外加磁場為0，此時磁晶耦合材料完全處于零場相結構，則將材料的晶格自由能記為當外加磁場足夠強，材料則完全轉變為高場相結構，這時材料的晶格自由能寫為而在較低的磁場H下，材料相轉變尚未結束，正處于低場相和高場相兩相共存區；設此時材料中包含的高場相體積分數為λ(H)，0≤λ(H)≤1，則材料中相應的高場相晶格自由能為零場相晶格自由能為因此，較低磁場H下材料處于兩相共存區時的總晶格自由能F_L(H)則為：

其中，λ(H)為材料高場相結構體積分數，和分別為材料零場相結構和高場相結構的晶格自由能；晶格熵可以由得到，則在磁場H下，材料處于兩相共存區時的總晶格熵S_L(H)為：

其中，λ(H)為材料高場相結構體積分數，和分別為材料零場相結構和高場相結構的晶格熵；因此通過建立兩相共存模型計算磁晶耦合材料在相變溫區內不同磁場下的晶格熵S_L(H)。

5.根據權利要求1所述的一種用于計算磁晶耦合材料磁驅晶格熵變的方法，其特征在于：所述步驟4中，升場過程中，在相變溫區內的磁驅晶格熵變ΔS_L(H)為各磁場下的晶格熵與零場時晶格熵的差值；而降場過程中，在相變溫區內的磁驅晶格熵變ΔS_L(H)為各磁場下的晶格熵與飽和場下晶格熵的差值。