室温磁致冷材料及应用

介绍了室温磁致冷机的原理,对世界上最新发展的磁致冷原理样机和具有实用价值的磁致冷材料进行了介绍,对我国如何加速发温磁致冷研究提出了建议。     

室温磁致冷材料的研究进展

对室温磁致冷材料的最新进展作了综合报道,主要包括Gd、Gd-Si-Ge、La-Fe-(Si、Al)、Mn-As-Sb、Mn-Fe-P-As几个化合物系列。Gd,居里温度294K,其磁热性能在所有纯金属中最好;Gd5Si2Ge2,居里温度274K,在此温度处具有巨磁热效应;在La-Fe-Co-Si、La-Fe-Co-Al化合物中,改变Co的含量可以使化合物的居里温度得到调整,其磁热性能可以与Gd比拟甚至超过Gd;MnFeP0.45As0.55,居里温度308K,具有巨磁热效应,磁热性能远远超过Gd。在MnAs1-xSbx化合物中,随Sb(0相似文献   

磁致冷材料研究进展

介绍了磁致冷材料磁热效应的表征方法，概述了国内外各温度区间磁致冷材料的研究进展。在20K以下温区，磁致冷材料研究主要集中在具有高导热率、低点阵热容和极低有序化温度的石榴石，如Gd3Ga5O12(GGG)，Dy3Al5O12(DAG)，Gd3Ga5-xFexO12(GGIG)及Er基磁致冷材料；20K～77K温度区间，磁致冷材料研究主要集中在重稀土金属间化合物中，如(Dy1-xErx)Al2复合材料等；在室温附近，具有大磁热效应的磁致冷材料以稀土Gd，Gd5(SixGe1-x)4(0≤x≤0．5)和MnFeP1-xAsx(0．15≤x≤0．66)合金为代表，特别是Gd5Si2Ge2(Tc=274K)和MnFeP0.45As0.55(Tc=300K)合金，在磁场5T下具有巨磁热效应，是Gd的2倍以上。总结了各温度区间磁致冷材料的选择依据。重点评述了室温磁致冷材料的最新研究成果，展望了室温磁致冷材料的发展前景。     

Gd-Tb-Nd系室温磁致冷材料研究

对适用于室温区磁致冷的Gd Tb Nd系合金进行了研究。样品用Ar气保护的高频磁浮炉熔炼 ,用振动样品磁强计测量了不同温度下的磁化曲线。根据整理的磁热曲线计算出材料的磁熵改变值。结果表明 :GdxTbyNd( 10 0 -x - y) 系磁致冷材料的居里温度在室温附近 ,Tb和Nd含量的增加使居里温度降低 ;Nd含量较小时Gd Tb Nd系具有较大的磁熵改变值 ;少量Nd的加入可显著改变居里温度 ,是十分有效的制冷温区调节剂。因此 ,采用不同成分的Gd Tb Nd系材料的组合 ,可望实现在低磁场下室温附近较大温度范围的磁制冷热循环。     

开发可控吸氢的高效磁致冷材料

传统的氟利昂致冷方法由于对环境的破坏成为世界性的问题 ,目前作为磁致冷技术作为新的致冷方法成为人们关注的热点。上世纪 30年代发现磁体有冷却作用 ,但在 1K以下的极低温区 ,最近随着对磁冷冻循环的研究及其材料的开发 ,已实现了至室温区域的冷冻。世界很多国家制出磁冷冻样机。2 0 0 0年已有室温下采用永磁体控制其磁场的小型高能效冷冻机报告。由此要求开发出不同温度区域 ,使弱磁场下的大冷冻能力的高效冷冻工质。最近日本东北大学开发出 184～ 330K范围具有大冷冻能力的La(FexSi1-x) 13化合物及其吸氢化合物La(FexSi1-x) 13Hy。…     

Gd-Si-Ge磁致冷材料研究进展

介绍了Gd.Si.Ge磁致冷材料的晶体结构、磁相变、磁热效应、制备方法、防腐等方面的研究进展.室温磁致冷材料Gds(Si,Ge1-x)4在O≤x≤0.5、磁场H>5T时,呈现巨磁热效应;磁热效应的物理本质是一级磁晶相变;原材料Gd对Gd-Si-Ge系合金巨磁热效应的影响较大;Gd-Si-Ge磁致冷材料的成型方法主要有包覆法、复合法和真空扩散焊等.     

具有巨磁热效应的GdSiGe系磁致冷新材料的介绍

较详细地介绍了美国依阿华州立大学Ａｍｅｓ实验室的一项重大发现。该实验室的Ｐｅｃｈａｒｓｋｙ和Ｇｓｃｈｎｅｉｄｎｅｒ两位科学家近期发现具有巨磁热效应的ＧｄＳｉＧｅ系磁致冷材料。该系合金在３０－３００Ｋ之间相变点可调,且其磁嘛炎对应温区已研究出的最好材料的２－１０倍;在室温附近Ｇｄ５Ｓｉ２Ｇｅ２的磁热效应是至今所发现的最好这曙磁致冷材料金属轧的两倍,这预示着可能引起制冷行业的一场变革。     

Gd—Tb—Nd系室温磁致冷材料研究

对适用于室温区磁致冷的Ｇｄ－Ｔｂ－Ｎｄ系合金进行了研究。样品用Ａｒ气保护的高频磁浮熔炼,用振动样品磁强计测量上的磁化曲线根据事理的工线计算出材料的磁熵改变值。结果表明：ＧｄｘＴｂｙＮｄ（１００－ｘ－ｙ）系磁致冷材料的居晨温度在室温附近,Ｔｂ和Ｎｄ的加入可显著改变居里温度,是十分有效的制冷温区调节剂。因此,采用不同成分的Ｇｄ－Ｔｂ－Ｎｄ系材料的组合,可望实现在低磁场下室温附近较大温度范围的磁制冷热循     

磁性形状记忆合金与致冷材料

在高温下具有L21型（Heusler型）结构的Ni2MnGa和具有L12型结构的Fe3Pt合金，都是显示磁转变又显示热弹性马氏体相变的铁磁性形状记忆合金。它们在马氏体相变时不仅产生应力，并且在磁场作用下还可能发生再排列。因此，这些金属间化合物可望成为能够借助于磁场来控制较大应变的材料。NiMnGa合金薄膜在磁场下诱发马氏体相变引起显著的应变，并且撤去磁场后该应变即行回复，     

Er2-xPrxFe17磁致冷合金在室温区的磁熵变

在氩保护气氛中用熔炼法制备了Er2-xPrxFe17系列合金，通过X射线衍射和SQUID磁强计研究了样品的结构和磁熵变。结果表明，Er2-xPrxFe17系列合金具有六方Th2Ni17型结构，通过成分微调使其居里温度处在室温附近，Er2-xPrxFe17合金有较大的磁熵变，且致冷温区较宽，是一类有很大应用潜力的室温磁致冷材料。     

SPS制备Mn1.2Fe0.8P0.76Ge0.24室温磁制冷材料

利用机械合金化和放电等离子烧结技术制备Mn1.2Fe0.8P0.76Ge0.24室温磁制冷材料。采用XRD、SEM分析烧结样品的相结构和显微组织,发现烧结样品显微组织均匀致密,但是存在少量MnO、Fe3Mn4Ge6杂质相。利用DSC测试样品的热流对温度的变化曲线,并计算出熵变随温度的变化关系。结果显示,Mn1.2Fe0.8P0.76Ge0.24的居里温度TC在–10 ℃左右,在–7 ℃的时磁熵变为23 J/(kg·K)     

磁制冷材料表面保护膜附着性能的研究

利用直流磁控溅射技术在 Gd 基体上分别镀不锈钢和 Ti .用扫描电镜(SEM)﹑能谱仪﹑ XPS对薄膜表征,用引拉法测定了薄膜的附着强度.结果表明:采用溅射法在 Gd 基体上镀膜表面质量好,膜基界面结合良好,附着强度大(15MPa).     

提高TiAl基合金室温塑性的方法

TiAl基合金具有密度低、高温性能好等优点，但室温塑性低一直是阻碍TiAl基合金应用的重要原因。本文总结了TiAl基合金的室温塑性的主要影响因素，以及通过添加合金化元素、改善加工工艺等方法来控制显微组织、提高TiAl基金合金的室温塑性的研究进展。     

Gd5Si2Ge2／Gd室温磁制冷复合材料激光熔覆成形工艺研究

就Gd5Si2Ge2化合物的激光熔覆成形工艺作了初步研究。实验表明：Gd5Si2Ge2在Gd基体上可以实现良好的冶金结合。在最小厚度不小于1mm的基板上，控制激光参数可以使熔覆层的稀释度保持在10％左右。     

高温应用软磁材料

介绍了软磁材料的高温应用及其使用要求，简述了温度对基本磁参数和技术磁参数的影响以及高温应用各类软磁材料的发展和使用现状。     

GdDyFe、GdTbFe合金的磁熵研究

研究了Gd0.5Td0.5-xFex,Gd0.5Dy0.5-yFey(x=0.1,0.2,0.3,0.4；y=0.1,0.2,0.3,0.4)系列稀土合金在245～320K温区范围的磁熵变，发现这二种系列合金均具有较大的磁熵变值，适合作为中等磁场（1～2T）下的室温磁制冷材料。     

成分及烧结温度对Fe-Al反应材料反应热的影响

以微米级Fe、Al粉末为原料,通过冷等静压制备了Fe:Al质量比分别为3:7、4:6、5:5的压坯,并利用差示扫描量热仪研究了不同成分配比对压坯反应热的影响,确定出具有最大反应热的压坯成分;采用无压烧结法将该配比压坯烧结成Fe-Al反应材料,并研究了烧结温度对该材料组织结构与反应热的影响。结果表明,质量比为Fe:Al=4:6的压坯具有最大的反应热,达到–589.8 J/g;该压坯在540℃烧结时,生成少量的金属间化合物Al_(13)Fe_4、Fe_2Al_5,使反应热降低,且不利于扩散反应的进一步进行;而在530℃烧结时,无明显金属间化合物生成,反应热略有下降,达到–538.5 J/g。     

电磁成形感应器中的磁场分布特性

研究了电磁成形感应器中磁场分布特性 ,结果表明 :感应器的高度和内壁倾角对感应器中的磁场分布影响较大 ;负载的影响较小 ;下屏蔽罩的位置变化 ,显著影响感应器中的磁场大小和分布规律