Exploring magnetocaloric and heat capacity behavior in Fe doped Mn5Ge3 alloy

磁制冷 热容 制冷剂 材料科学 兴奋剂 绝热过程 合金 凝聚态物理 冷却能力 磁化 热力学 磁场 分析化学(期刊) 冶金 化学 物理 色谱法 量子力学 气体压缩机
作者
Lalita,P. D. Babu,Pardeep,G.A. Basheed
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:134 (17) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0164702
摘要

Magnetocaloric properties of hexagonally structured Mn5−xFexGe3 (x=0.15, 0.3, and 0.5) alloys have been investigated using DC magnetization and heat capacity measurements. The maxima of entropy change, −ΔSmmax∼5.04(5.57) J/kg K, along with an adiabatic temperature change of ΔTadmax∼5.05(7.25) K was observed for x=0.15(0.5) at an applied magnetic field H=5 T. With the scaling analysis of −ΔSm, the rescaled curves collapse onto a single universal curve anticipated by the mean-field theory, revealing a second-order type of magnetic transition. Furthermore, −ΔSmmax follows a power law of Hn with n=0.597(3), 0.591(3), and 0.586(3) for Mn5−xFexGe3 (x=0.15, 0.3, and 0.5) alloys, respectively. The refrigerant capacity (RC) is increased from 400 J/kg (for x=0.15) to 420 J/kg (for x=0.5) with Fe doping in Mn5Ge3. Moreover, the coefficient of refrigerant performance (CRP) enhances with Fe doping from 0.06 (for x=0.15) to 0.1 (for x=0.5). Thus, high RC and reasonable CRP values for earth-abundant Mn-based Mn–Fe–Ge alloys promise the potential to replace the high-cost rare-earth (Gd) and heavy metal-based metallic magnetocaloric systems for use in environment-friendly magnetic refrigeration technology.

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