LaDy_(0.1)Fe_(11.4)T_(0.1)Si_(1.5)(T=Mn,Fe,Co)合金的磁热效应

使用电弧炉熔炼制备了LaDy0.1Fe11.4T0.1Si1.5(T=Mn,Fe,Co)系列合金。XRD分析表明该系列合金具有NaZn13型立方单相晶体结构,空间群为Fm-3c。磁性测量表明:随着替代原子T原子半径的减小,合金的居里温度(TC)逐渐增大。在外场变化ΔB=1.5T时,该系列合金的最大磁熵变分别为12.3,25.0,11.4J/kg·K。     

La_(0.9)Ce_(0.1)Fe_(11.44)Si_(1.56)H_y合金及其粉末粘结块体的磁热效应

对La0.9Ce0.1Fe11.44Si1.56合金进行饱和吸氢,之后在不同放氢温度(Td=200~250℃)下进行3 h放氢处理,得到H含量不同即具有不同Curie温度(TC)的氢化物,对其相结构和磁热效应进行测试分析.结果表明,合金在吸氢前后有相同的相结构,主相为Na Zn13型立方结构,同时含有少量a-Fe杂相;随着放氢温度的提高,TC近似线性的降低;由于H原子的引入消弱了一级巡游电子变磁(IEM)转变,等温磁熵变较母合金有所降低,当Td230℃时,磁熵变随着放氢温度的升高明显降低,磁滞减小,当Td=250℃时,磁熵变曲线宽化,一级相变特性弱化.饱和吸氢后的La0.9Ce0.1Fe11.44Si1.56Hy粉末经固化后得到的粘结样品在0~1.5 T的磁场下,绝热温变和等温磁熵变的最大值分别达到2.7 K和7.5 J/(kg·K).     

(Mn1-xFex)5Sn3合金晶体结构和居里温度

用粉末冶金法(磁场压制烧结)制备(Mn1-xFex)5Sn3(x=0.1～0.5)合金,对其晶体结构、居里温度进行研究。室温XRD分析表明,该系列合金均保持Mn5Sn3的InNi2型相结构,计算发现合金的晶格常数随着x量增大而减小。通过M-T曲线测量结果表明:居里温度TC在室温附近244～391K连续可调,且随着Fe含量的增加而提高,居里温度随成分近似呈线性变化;成分为(Mn0.70Fe0.30)5Sn3合金的居里温度为295K,在外加磁场为0～1.5T下,最大磁熵变约为0.87J·(kg·K)-1,是一种成本低廉的室温磁制冷候选材料。     

Sn的加入对MnFe(P,Si)合金显微组织和磁性的影响

用高能球磨和固态烧结法制备了Mn_(1.3)Fe_(0.7)P_(0.5)Si_(0.5-x)Sn_x(x=0、0.02、0.04,原子分数)系列合金,系统研究了Sn的加入对合金显微组织、磁性和磁热效应的影响。结果表明,所有合金中都存在少量的(Fe,Mn)_3Si相,在含Sn的合金中,Sn原子并没有进入到Fe_2P晶体结构的晶格点阵位置,而是与Mn和Fe形成了Sn_2(Mn,Fe)相。Sn的加入也使合金中形成了2种成分的(Fe,Mn)_2(P,Si)相,导致样品在升温过程中出现2次铁磁-顺磁转变,对应为2个连续磁熵变峰,从而有利于合金磁制冷温区的扩展和制冷容量的提升。Mn_(1.3)Fe_(0.7)P_(0.5)Si_(0.5)合金具有优异的室温磁热效应,1.5 T磁场变化下的最大磁熵变为12.1 J/(kg·K),最大绝热温变为2.4 K,合金的热滞为3 K,Curie温度为273 K,可作为室温磁制冷的理想候选材料。     

Mn_(1.35)Fe_(0.65)P_(0.45)Si_(0.55)B_x合金的磁热效应

对Mn1.35Fe0.65P0.45Si0.55Bx(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)合金的结构和磁热效应(MCE)进行了研究。XRD分析结果表明:Mn1.35Fe0.65P0.45Si0.55Bx(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)的合金均为Fe2P型六角结构,空间群为P6-2 m,并随着B元素(原子分数)的增加,晶格常数a增大,c/a减小,晶胞体积V略有减小。磁性测量表明:随着B元素(原子分数)的增加,Curie温度(Tc)从228K升高到315K,热滞(ΔThys)变化不大。0~1.5T外磁场下最大磁熵变(-ΔSmax M)下降,分别为3.6,2.5,2.0,1.7,1.9J/(kg·K)。     

非化学计量比MnFe(P,Si,Ge)合金在低场下的磁热效应

通过XRD和磁性测量对非化学计量比MnFe(P,Si,Ge)合金的相组成和磁性进行了研究.XRD分析表明,所有样品都具有Fe2P型六角结构,主相为(Fe,Mn)2(P,Si,Ge),并存在少量的第二相(Fe,Mn)3(Si,Ge).过量的Mn和Fe都会使合金的Curie温度降低,由343 K(化学计量比)降低到294 K(过量Mn)和286 K(过量Fe);过量的Mn能减小热滞,而过量的Fe会使热滞增加;磁熵变也有所减小,在1.5 T的磁场下,最大磁熵变由5.2 J/(kg·K)(化学计量比)减小到4.9 J/(kg·K)(过量Mn)和3.8 J/(kg·K)(过量Fe).     

SPS制备Mn1.1Fe0.9P0.8Ge0.2Bx化合物磁热性能的研究

利用MA+SPS技术制备Mn1.1Fe0.9P0.8Ge0.2Bx(x=0,0.02,0.03,0.04)化合物并对其晶体结构和磁热性能进行研究。XRD分析结果表明:该系列化合物具有六方Fe2P结构。随着B含量的增加晶格常数a和c均发生了明显的变化,导致c/a的值先减小后增大。分别利用DSC和VSM对材料的磁热性能进行了测试,结果表明居里温度TC和熵变均与B的含量存在一个非线性关系,当B的含量为0.02时Mn1.1Fe0.9P0.8Ge0.2B0.02化合物的磁热性能最好,TC从x=0时的253K增加到263K,相应的滞后从23K下降到19K,在0~2T外磁场下的磁熵变从28.7J/kg·K增加到32.6J/kg·K。     

MAGNETOSTRICTION IN ANTIFERROMAGNETIC Fe1-xMnx (0.30 ≤ x ≤ 0.55) ALLOYS

采用真空感应熔炼法,制备Fe1-xMnx(x=O.30,0.35,0.40,0.50,0.55(原子分数))合金,在1000℃保温24h,炉冷至室温.研究了不同结构Fe1-xMnx合金样品的室温磁致伸缩性能.结果表明,x≤0.40时,Fe1-xMnx合金样品为,γ ε双相结构,并且ε相体积分数随Mn含量增加而减小,磁致伸缩性能较差;x>0.40时,合金样品为单一的γ相,具有良好的磁致伸缩性能.Fe0.50Mn0.50合金样品在1.9T磁场中的磁致伸缩可达8.73x 10-4     

Mn1.3Fe0.7P0.45Si0.55化合物的热滞与磁热效应

用机械合金化方法制备出了Mn1.3Fe0.7P0.45Si0.55化合物。研究了Mn1.3Fe0.7P0.45Si0.55化合物的结构、磁性和磁热效应。结果表明,该化合物形成了Fe2P型六角结构,空间群为P62m,化合物中存在少量的(Mn,Fe)3Si相。在居里点附近,随着温度的提高化合物发生了由铁磁到顺磁的一级相变过程。化合物的Curie温度为315K,热滞为4K。在1.5T磁场变化下,化合物的最大等温磁熵变为10.3J/(kg.K)。低成本的原料、简单的制备工艺、合适的Curie温度、较小的热滞和较大的磁熵变,使得Mn1.3Fe0.7P0.45Si0.55化合物有希望成为一种可应用的新型室温磁制冷材料。     

Mn1.2Fe0.8P0.48Six化合物的结构和磁热效应

对Mn1.2Fe0.8P0.48Si0.52和非化学计量比Mn1.2Fe0.8P0.48Si0.49化合物的物相与磁热效应(MCE)进行了研究。结果表明:两种化合物均为Fe2P型六角结构(空间群为P-62m),化合物中含有少量的(Fe,Mn)3Si第二相。当Si的含量x由0.52降到0.49时,化合物的居里温度由268K升到282K,而Si含量的变化对化合物的热滞没有明显的影响。Mn1.2Fe0.8P0.48Si0.52和Mn1.2Fe0.8P0.48Si0.49化合物在外磁场变化为0~1.5T下的最大磁熵变分别为11.7J/kg·K和9.0J/kg·K。低成本的原料、较大的磁熵变使得Mn1.2Fe0.8P0.48Six化合物成为一种理想的室温磁致冷材料。     

Gd5Si1.975Ge1.975T0.05(T=Ni,Fe,Cr,Mn,Co)合金的结构及磁热效应

研究了Gd5Si1.975Ge1.975T0.05(T为Ni、Mn、Cr、Co、Fe)合金的结构及磁热效应.XRD结果显示:当T元素的原子序数为偶数时,合金形成了单一的Gd5Si2Ge2单斜结构;而当原子序数为奇数时,则为Gd5Si2Ge2单斜结构和正交结构的混合相.在拥有单一相的合金中均发现了巨磁热效应,然而在具有混合相的合金中由于未能发生一级结构相变而导致了低的磁熵变.此外,Gd5Si1.975Ge1.975Cr0.05合金的磁制冷量达到了112 J/kg,相对于Gd5Si2Ge2合金提高了50%.     

储氚合金ZrCo0.8M0.2 (M = Co, Cu, Cr, Mn, Al)的性能研究

采用电弧熔炼的方法在氩气气氛中熔炼了ZrCo_0.8M_0.2 (M = Co、Cu、Cr、Mn、Al)合金。合金的主相均为ZrCo相,但Cr、Mn和Al部分替代Co后形成了第二相。Cr替代形成了Zr₂Co和ZrCr₂相,Mn替代形成了Zr₂Co和ZrMn₂相,Al替代形成Zr₃Co和Zr₆CoAl₂相。Cr和Mn的替代使合金的晶胞体积减小,而Cu和Al的替代使晶胞体积增大。Cu、Cr、Mn和Al替代后,ZrCo_0.8M_0.2合金的平台压变化不明显,但吸氢量出现了不同程度的降低。Cr和Mn元素的替代明显改善了ZrCo合金在室温下的活化性能。Cr和Mn元素的替代降低了高温下ZrCo合金发生歧化反应的速率,这主要是由于Cr和Mn元素的掺杂减少了氢原子占据不稳定位置8f₂ 和8e的数量,从而降低了歧化反应发生的驱动力。     

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。     

Mn1.25Fe0.75P1-xSix系列合金物相形成与磁热效应

研究了Mn1.25Fe0.75P1-xSix(x=0.50,0.52,0.54,0.56,0.58,0.60)合金的物相、热滞及磁热效应。通过XRD分析表明,合金主相均为Fe2P六角结构(空间群为P 6 2m)。在不同Si含量时,合金中存在FeSi型或Fe3Si型第二相。通过调节Si和P含量的比率,合金的居里温度随Si含量的增加成线性增加,从240 K到313 K。而合金的热滞在逐渐减小。当Si含量为0.58时,在外磁场变化为0~1.5 T下合金的最大等温磁熵变为8.6 J/kg·K。     

GdsSi1．975Ge1.975T0，05（T=Ni，Fe，Cr，Mn，Co）合金的结构及磁热效应

研究了GdsSi1．975Ge1.975T0,05（为Ni,Fe,Cr,Mn,Co）合金的结构及磁热效应。XRD结果显示：当T元素的原子序数为偶数时,合金形成了单一的Gd5Si2Ge2单斜结构;而当原子序数为奇数时,则为Gd5Si2Ge2单斜结构和正交结构的混合相。在拥有单一相的合金中均发现了巨磁热效应,然而在具有混合相的合金中由于未能发生一级结构相变而导致了低的磁熵变。此外,GdsSi1.975Ge1．975Cr0.05合金的磁制冷量达到了112J／kg,相对于Gd5Si2Ge2合金提高了50％。     

LaFe11.9-xCoxSi1.1B0.2(x=0.7,0.8,0.9)合金的磁热效应

使用电弧熔炼法制备了LaFe11.9-xCoxSi1.1B0.2(x=0.7,0.8,0.9)系列合金.XRD分析表明该系列合金除微量的α-Fe相外,均由NaZn13型立方结构单相组成.晶格常数随着Co含量的增加而增大,分别为1.1487,1.1496,1.1498nm;磁性测量表明该系列合金的Curie温度在室温附近,并且也随着Co含量的增加而分别增加到270,290,300 K.在外场变化△B=1.5 T时,该系列合金的最大磁熵变均为金属Gd的2倍左右,相对制冷能力与金属Gd基本相同.     

掺杂Sn对(La, Ce)(Fe, Al, Si)13 合金磁热效应和相变性质的影响

研究了磁制冷材料La_0.75Ce_0.25Fe_11.5-xAl_0.2Si_1.3Sn_x(x=0,0.05,0.1,0.2)的磁热效应和相变性质。X射线衍射结果表明，随着Sn掺杂浓度的增加，主相1:13相减少，α-Fe和LaFeSi相增加。引入密度泛函理论，结合实验结果得出，增加Sn掺杂浓度能够增大晶格常数，并增强相邻原子之间的交换相互作用，从而提高居里温度。当磁场变化为2 T时，体系中最大磁熵变为13.59 J·kg^-1·K^-1，其相对制冷能力为154 J/kg，具有成为磁制冷材料的潜力。通过Banerjee准则和等温熵变的场相关指数n确定当Sn掺杂浓度为0.05%(质量分数)时，合金由一级相变转变为二级相变。合金的相变行为对Sn含量非常敏感，可以通过调节Sn掺杂浓度，实现多级串联制冷。     

V、Ti、Si、Zr对CoCrFeMnNi高熵合金组织与性能的影响

通过制备Co Cr Fe Mn Ni X(X=V,Ti,Si,Zr)高熵合金,研究了原子尺寸差异δ与合金的组织、相结构和磨损性能之间的关系。研究结果表明:随着δ值增大,合金的XRD衍射强度逐渐降低,合金由FCC单相结构过渡到FCC+BCC双相结构;随着δ值的增大,对应合金的摩擦因数降低,硬度和磨损性能提高。当δ值大于11.40%时,合金的显微组织、相结构、硬度和磨损性能均发生显著变化,δ=11.40%为Co Cr Fe Mn Ni X高熵合金组织和性能发生突变的阈值。     

Al替代Fe对<110>取向Tb-Dy-Fe合金显微组织、磁致伸缩性能和力学性能的影响

采用区熔定向凝固方法制备<110>取向的Tb0.3Dy0.7(Fe1 xAlx)2(x=0,0.05,0.10,0.15)超磁致伸缩合金,研究不同含量Al原子替代Fe原子对于合金微观组织、磁致伸缩性能和力学性能的影响。结果表明:Al原子替代不改变定向凝固样品形成的<110>轴向择优取向,合金依然保持MgCu2型立方Laves相和部分稀土相结构。随着Al含量的增加,黑色RE(FeAl)2相和白色富稀土RE(Al)相的析出数量、尺寸及分布发生变化。微量Al原子(x≤0.05)替代可以显著提高材料低磁场下的动态响应及饱和磁致伸缩系数,随着Al含量进一步提高,合金系饱和磁致伸缩系数降低。Tb0.3Dy0.7(Fe1 xAlx)2(x=0,0.05,0.10,0.15)合金的压缩强度随着Al原子含量增加而增加,合金发生解理断裂。当Al替代量x≤0.1时,合金具有良好的综合性能。     

Mn2-xFexP0.51Si0.49化合物的比热容与相变

用差示扫描量热(DSC)法测定过渡金属化合物Mn2-xFexP0.51Si0.49(x=0.8,0.85,0.9,0.95,1.0)的比热容。结果表明,随着Fe含量的增加相变温度TC﹑相变热滞ΔThys增加。x=0.8,0.85,0.9,0.95,1.0对应的相变温度分别为280.1,311.2,316.5,323.6,347.0K,相变热滞分别为27.8,32.5,37.2,34,46.6K。由比热容确定了该系列化合物在相变点附近的最大熵变,其值分别为13.3,13.9,15.3,13.1,15.6J·(mol·K)-1。