Gd2Co2Al合金的磁相变及磁热效应

电弧炉熔炼的Gd2Co2Al合金在铸态条件下即为W2Co2B型单相正交结构。变温磁化曲线表明,当外加磁场为0.01和0.1T时,可以在40、77和215K附近观察到磁相变;而外加磁场增加到1T以上时,40和215K温度处的磁相变消失。在排除第二相相变的前提下,推测215和77K处的相变对应Gd2Co2Al合金中Co和Gd次晶格的磁有序相变,而40K处的相变可能是由于自旋重取向产生。在0～5T磁场变化下,Gd2Co2Al合金在77K附近的最大磁熵变(-ΔSMmax)为10.7J/kgK,相对制冷量的值为5.4×102J/kg,表明该合金适合作为工作在液氮温区附近的磁致冷工质。     

Fe25 Co25 Ni25 Cr5 P10 B10高熵块体非晶态合金磁热效应的研究

利用Fluxing提纯处理和J-Quenching技术相结合的方法成功制备了最大尺寸为1.2 mm的Fe_(25)Co_(25)-Ni_(25)Cr_5P_(10)B_(10)高熵块体非晶态合金,并对它的磁热性能进行的表征和研究,以探讨高熵效应对非晶态合金磁热性能的影响。目前的高熵块体非晶态合金的居里温度为572 K。在外加磁场为1.5和5 T时,它的最大等温磁熵变和制冷能力的值分别为0.66 J/(kg·K),42.9 J/kg和1.88 J/kg,136.1 J/(kg·K)。与其它非晶态合金磁热性能的对比显示,高熵效应对非晶态合金磁熵变似乎并没有明显影响,但高熵非晶态合金磁熵变随温度变化曲线显示了较大的半高宽温度区间。     

Gd-Dy-Fe-Co-Ge(Al)合金非晶形成能力及磁性能研究

利用铜模吸铸法和真空甩带法分别制得Gd-Dy-Fe-Co-Ge(Al)合金的铸锭和条带样品.利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)分析了合金的结构及热稳定性.并通过热重分析仪(TGA)、磁热效应测量仪研究了合金的居里温度及磁热效应.结果表明,Dy60Gd15Fe10Co10Ge5合金具有较好的非晶形成能力;用Al替换Dy元素,可以将合金的居里温度c调至室温附近;Dy47.7Gd15Fe10Co10Al12.3Ge5合金非晶条带样的磁热效应要优于铸态,在286K时,其铸态和非晶条带的绝热温变均达到峰值,分别为0.60、1.31K.s     

C对Gd5Si4磁致冷材料结构和性能的影响

以商业蒸馏Gd为原料,采用非自耗电弧炉在氩气保护下熔炼了Gd5Si4Cx(x=0、0.24、0.35、0.5)系列合金,研究了C对Gd5Si4磁致冷合金组织结构与磁热性能的影响.粉末XRD结果表明,Gd5Si4Cx系列合金主相均为正交的Gd5Si4型结构,此外C(x=0.24、0.35、0.5)加入后合金中出现了少量的GdSi相.利用振动样品磁强计测量的合金的磁性能的结果表明,Gd5Si4Cx(x=0、0.24、0.35、0.5)系列合金的居里温度Tc在344～297K连续可调.在1.5T外加磁场变化时居里温度附近的最大磁熵变分别是2.79、2.47、2.03、1.65J/(kg·K).     

快淬低纯Gd5Si2Ge2合金的结构和磁熵变

采用纯度为99%的低纯稀土金属Gd经电弧炉熔炼获得Gd5Si2Ge2 母合金,然后通过快淬研究快淬工艺对低纯Gd5Si2Ge2 合金结构与磁熵变的影响。粉末衍射结构分析表明,铸态Gd5Si2Ge2 合金由Gd5Si2Ge2 相、Gd5 (Si、Ge)3 相和Gd(Si、Ge)相所组成;而甩带速度为25、40m/s的合金均为Gd5Si4 型正交相。用最小二乘法计算得两种不同快淬速度合金的晶格常数没有明显差异。甩带速度为40m/s 的Gd5Si2Ge2 合金的居里温度(Tc=305K)在室温区间,等温磁熵变为7.25J/kg·K(0~5T)。     

(La0.52Gd0.15)Sr0.33MnO3多晶颗粒的磁热效应

利用非晶态分子合金作前驱体,在相对低的热分解温度800℃、10h成功合成了钙钛矿结构(La0.52Gd0.15)Sr0.33MnO3多晶颗粒.TEM观察表明,颗粒的尺寸范围为100～150nm.研究了多晶颗粒(La0.52Gd0.15)Sr0.33MnO3的居里温度和磁熵变化(MCE).在多晶颗粒(La0.52Gd0.15)Sr0.33MnO3中,居里温度(343K)附近观察到较大的磁熵变和较宽的峰值温度范围,较大的磁熵变来源于磁场条件下的铁磁转变贡献.这些结果表明,该材料是室温附近磁制冷合适的工作物质.     

热处理对Gd5Si4Cx组织结构与磁热性能的影响

以商业蒸馏Gd为原料,采用非自耗电弧炉在氩气保护下熔炼了Gd5Si4Cx(x=0.35、0.5、0.7)系列合金,随后将合金在钼丝炉进行1300℃,1h热处理.研究了高温热处理对Gd5Si4Cx磁致冷合金组织结构与磁热性能的影响.粉末XRD结果表明,热处理后的Gd5Si4Cx系列合金主相均为正交的Gd5Si4型结构,并含有少量的GdSi相.利用振动样品磁强计测量的合金的磁性能的结果表明,Gd5Si4Cx(x=0.35、0.5、0.7)系列合金的居里温度分别为302、294、217K.相对于铸态合金分别下降了5、3、25K.在1.5T外加磁场变化时居里温度附近的最大磁熵变分别是2.36、1.87、0.72J/(kg·K).相对于铸态合金分别提高了16%、13%、24%.     

La_(0.64)Ca_(0.28)Sr_(0.02)MnO_3材料的磁热性能

用溶胶-凝胶法制备了空位掺杂的La0.64Ca0.28Sr0.02MnO3材料样品,从结构,磁化曲线,磁相变等方面研究分析其具有大磁熵变的原因。在外加磁场1 T时,该样品磁熵变|ΔSM|达到3.01 J/(kg.K),居里温度TC为264 K。该样品低磁场下在室温附近有较强的制冷力,可作为良好的室温磁制冷材料。     

RPdAl(R=Gd-Er)的磁性和磁热效应

低温退火的LTM-RPdAl和高温退火的HTM-RPdAl分别具有正交TiNiSi型和六角ZrNiAl型结构.综述了磁场和温度变化对LTM-RPdAl和HTM-RPdAl化合物磁性和磁热效应的影响.实验结果表明,LTM-RPdAl化合物均是反铁磁性的,当R=Gd,Tb,Dy,Ho,Er时,奈尔温度TN分别为31,45,21,10和10 K.对于HTM-RPdA1化合物,当R=Tb,Ho,Er时是反铁磁性的,TN分别为43,12和5K,而当R=Gd,Dy时是铁磁性的,其居里温度分别为Tc=49,25 K.反铁磁RPdAl化合物均呈现磁场诱导的反铁磁-铁磁变磁转变.对HTM-RPdAl(R=Ho,Er)化合物,由于弱的反铁磁耦合,在低磁场下呈现出高的饱和磁化强度,从而产生大的磁热效应,在0～5 T磁场变化下的最大磁熵变值和制冷能力分别高达20.6,24.3 J/kg·K和386,299 J/kg,是优异的低温磁制冷材料.     

Si对LaFe_(12.3-x)Co_(0.7)Si_xB_(0.25)系列合金的磁热效应影响

通过对LaFe_(12.3-x)Co_(0.7)Si_xB_(0.25)(x=1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6)合金的磁热效应的研究,发现随着合金元素Si含量的增加可以提高材料的居里温度,但会使材料的绝热温变值有所下降。针对绝热温变值最大的LaFe_(12.3-x)Co_(0.7)Si_xB_(0.25)合金进行进一步研究,发现该合金能够促进主相(NaZn13相)的生成和扩散反应进行。且该合金的最大磁熵变为7.3 J/kg·K,是工业纯Gd的2.2倍,具有一定的研究价值。     

La0.8Pr0.2Fe13-xSix金属间化合物的晶体结构和磁熵变研究

通过X射线衍射和磁性测量等手段对所制备的金属间化合物La0.8Pr0.2Fe13-xSix(x=1.8,2.0)的结构和磁性进行了研究.结果表明,在1373K温度下,经过5天退火所得的金属间化合物La0.8Pr0.2Fe13-xSix(x=1.8,2.0)晶体均为单相立方NaZn13型结构;另当Si含量由1.8变为2.0时,引发了晶格体积收缩,居里点升高.当x=1.8时,该化合物在居里温度Tc为210K处具有大的磁熵变|ΔSM|,在0～1.5T的磁场下|ΔSM|max为10.43J/(kg·K).当x=2.0时,该化合物在居里温度Tc为226K处具有最大的磁熵变|ΔSM|, 在0～1.5T的磁场下|ΔSM|max为5.23J/(kg·K).大磁熵变来源于Tc处磁化强度的陡峭变化和Tc以上磁场诱发的巡游电子变磁性转变.     

C掺杂对La-Fe-Si合金中NaZn13型相形成及磁热性能的影响

通过熔体快淬方法制备了LaFe11.5Si1.5Cx(x=0,0.1,0.2,0.3)系合金的快淬条带。采用X射线衍射分析仪、振动样品磁强计研究了C掺杂对La-Fe-Si合金在凝固过程以及随后热处理过程中的NaZn13型相形成及磁热性能的影响。结果表明:适量的C掺杂有利于凝固过程中NaZn13立方结构型的La(Fe,Si)13相的形成;C掺杂能有效地提高La(Fe,Si)13相的居里温度,当C含量由0增加到0.3时,合金的居里温度由210K升高到262K。合金居里温度的升高是由于掺杂的C原子占据了La(Fe,Si)13相中的间隙位置,使La(Fe,Si)13相晶格膨胀,Fe-Fe原子间铁磁交互作用增强。当C掺杂含量为0.2时,La-Fe-Si-C合金在1273K热处理2h时获得了最佳综合磁热性能,其居里温度(TC)为255K,最大等温磁熵变(ΔSM)为9.45J/(kg·K)(1.5T)。     

具有近室温磁热效应的Fe71Mo9P13C7块体非晶态合金

通过Fluxing提纯处理和J-Quenching快速凝固技术相结合的方法成功制备出临界尺寸为1.3 mm的Fe₇₁Mo₉P₁₃C₇块体非晶态合金棒,并对其热力学性能、磁性能和磁热性能进行了研究。结果显示,Fe₇₁Mo₉P₁₃C₇块体非晶态合金的饱和磁化强度为0.55 T;在5 T外加磁场下的最大等温磁熵变值为2.57 J/（kg·K）,制冷能力为305.57 J kg。重要的是Fe₇₁Mo₉P₁₃C₇块体非晶态合金的居里温度为355 K,接近室温,因此有望成为室温磁制冷工质的候选材料。     

Gd5SixSn4-x合金的结构与磁热性能

利用XRD和振动样品磁强计研究了Gd5SixSn4-x(x=2.4、2.6、2.8)合金的结构与磁热性能.结果表明,在x=2.8时合金具有Gd5Si4形正交结构,x=2.4和2.6时则为Gd5Si4和Gd5Si2Gi2型两种结构,此外均存在少量其它杂相.随着Si含量的增大,居里温度分别为276、290.5和301.5K,逐渐升高,1.8T外加磁场变化时的磁熵变分别为1.88、2.26和1.69J/(kg·K),x=2.6时最大.低温XRD分析表明合金发生磁相变的同时没有结构相变发生.     

TmNiIn化合物的磁性和磁致热效应

利用电弧熔炼技术得到TmNiIn稀土金属间化合物,研究其磁性和磁热效应。研究表明TmNiIn金属间化合物的晶体结构是ZrNiAl型的六方密堆积结构,是一种具有可逆磁热效应的材料。TmNiIn是反铁磁材料,其相变温度为3.5K,在液氦温度(4.2K)附近。根据等温磁化曲线并利用麦克斯韦关系式计算可以得到磁熵变与温度的关系。当磁场变化为5T时,最大磁熵变和制冷能力分别为12.1J/kg·K和138J/kg。当磁场变化为2T时,最大磁熵变5.3J/kg·K,同时在TmNiIn金属间化合物中未观察到热滞现象和磁滞损耗。大的可逆磁致热效应表明TmNiIn是一种在低温磁制冷技术中有应用前景的材料。     

具有大磁熵变的Gd基四元合金

研究了以纯度为99.94%的Gd为原料配制的Gd5Si1.9Ge2Sn0.1四元合金的磁热性能.磁性测量表明,该四元合金在260～300K温度区间内,出现了两个居里温度;合金的最大磁熵变为-15.2J·kg-1·K-1(0～5T),并且具有较宽熵变峰值平台.通过合金的粉末衍射曲线对比分析表明,Gd5Si1.9Ge2Sn0.1合金和Gd5Si2Ge2合金具有相同相结构.     

放电等离子体烧结（SPS）制备Mn1.2Fe0.8P0.75Ge0.25化合物及其磁热效应研究

采用机械合金化结合放电等离子体烧结技术,成功制备了Mn1.2Fe0.8P0.75Ge0.25室温磁制冷材料。采用XRD、VSM对烧结样品晶体结构和磁热效应（MCE）进行了研究。结果表明该化合物具有六方Fe2P型晶体结构,其热滞为4K,居里温度为292K,并且在居里点附近有较大的磁熵变,当外加磁场为1.5T时,最大磁熵变达到18.0J/（kg.K）,绝热温变达到2.7K。     

La0.8-xNdxNa0.2MnO3的磁卡效应研究

用溶胶-凝胶法制备系列样品La0.8-xNdxNa0.2MnO3(x=0.00,0.05,0.10,0.15和0.20)钙钛矿锰氧化物.研究温度范围在240～340 K、外磁场0～1T下该系列样品的居里温度和磁熵变.发现样品的居里温度TC随x增加而减小,而且x=0.20、温度为295K时,最大磁熵变△SM为1.68 J/kg·K.实验结果表明钙钛矿锰氧化物La0.8-xNdxNa0.2MnO3有可能作为室温下的磁致冷材料的候选者.     

La0．7Ce0．3（Fel-xCox）11．44Si1．56（x=0．04、0．06、0．08）合金的结构与磁热效应

通过X射线衍射仪研究了1300℃退火1h后的La0．7Ce0．3（Fel-xCox）11．44Si1．56（x=0．04、0．06、0．08）合金的相结构。采用振动样品磁强计研究了合金的磁性能。结果表明，合金主相具有NaZn13型结构，含有少量α-Fe和LaFeSi杂相；x=0．04、0．06和0．08时，合金的居里温度Tc分别为230．8、261、288．9K，在1．1T的外磁场变化下，等温磁熵变｜ΔSM｜分别为2．44、1．86和1．55J／（kg·K）。     

Co对Nd-Fe-Al大块非晶合金的晶化行为和磁性能的影响

采用示差扫描量热法(DSC)，X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)研究了Co对Nd—Fe-Al大块非晶合金的非晶形成能力，晶化行为和磁性能的影响。结果表明：加入Co元素后可以显著提高Nd—Fe-Al大块非晶合金的非晶形成能力以及提高合金的居里温度。Nd60Fe30-xAl10Cox(z=0、5、10)大块非晶合金在室温有较高的内禀矫顽力，具有硬磁性。内禀矫顽力随着Co含量的增加变化不大．但是饱和磁化强度和剩磁则随着Co含量的增加有所下降。Nd60Fe3-xAl10Cox(x=0、5、10)大块非晶合金具有的硬磁性能来自于非晶相。合金少量晶化后，磁性能变化不大。完全晶化后合金的硬磁性迅速消失。