La1-x(La-Ce-Pr-Nd)xFe11Co0.5Si1.5合金的物相分析与磁热效应

采用电弧熔炼法制备了原子配比为La_1-x(La-Ce-Pr-Nd)_xFe₁₁Co_0.5Si_1.5(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0)的合金,其中La-Ce-Pr-Nd为混合稀土。采用X射线衍射、扫描电镜和磁性测试方法研究了合金的物相组成和磁热效应。研究结果表明,当x≤0.4时,合金主要由NaZn₁₃型立方结构主相与少量的α-Fe杂相组成,当x>0.4时,除了NaZn₁₃型立方结构主相与α-Fe杂相,还出现了Th₂Zn₁₇型菱形结构的杂相,且其含量随x的增加而增多。随着混合稀土含量x的增加,NaZn₁₃型主相的晶格常数减小,居里温度降低。居里温度附近的Arrott曲线说明所有合金都发生了二级磁相变,但合金都具有较大的磁热效应,当外磁场变化为2 T时,x=0.6合金的等温熵变最大值为14.2 J·kg^-1·K^-1     

SPS烧结样品La(Fe11.2Co0.7Si1.1)B0.25的磁热效应

将La(Fe11.2Co0.7Si1.1)B0.25铸锭在氩气保护中制成小于1 mm的颗粒,在真空行星球磨机中将其分别球磨1 h、1.5 h、2 h;采用SPS(放电等离子烧结技术)烧结成合金,在1070℃下进行1 h热处理;采用XRD及SEM分析了样品的组织结构,并用VSM测量了样品的磁热效应。结果表明,随球磨时间的增加,粉末烧结样品居里温度逐渐降低,而绝热温变和等温磁熵变逐渐增加。     

La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2合金及其氢化物的磁热效应

研究了La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2合金及其氢化物La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2Hy的制备工艺与磁热效应。室温XRD分析与SEM成分分析表明La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2合金主相为NaZn13型立方结构(空间群为Fm-3c),存在富La相(空间群为P4/nmm)与富Fe相。氢化物La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2Hy的晶格常数a由合金的1.2295 nm增大到1.2491 nm。DSC测定氢化物的氢含量y约为1.7。磁性测量结果表明:氢化物La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2Hy的居里温度TC由合金的198 K增至325 K,提高了127 K。在0～1.5 T外磁场下合金与氢化物最大磁熵变-ΔSmMax均为9.1 J.kg-.1K-1。氢化物La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2Hy在室温下搁置190 d后物相与磁热效应基本保持不变。     

热处理工艺对粉末烧结样品La(Fe11.2Co0.7Si1.1)B0.25磁热效应的影响

采用SPS(放电等离子烧结技术)制备了La(Fe11.2Co0.7Si1.1)B0.25合金,并进行了不同时间的热处理。利用XRD及SEM检测了合金的相结构及组织结构,同时对合金的等温磁熵变和绝热温变进行了研究。结果表明,随热处理时间的增加,合金的α-Fe相逐渐减少,主相La(Fe,Si)13相逐渐增加,其等温磁熵变和绝热温变也都逐渐增加。     

MnFe1-xTixP0.63Ge0.12Si0.25（x=0,0.01,0.02,0.03）系列化合物的磁热效应

通过X射线衍射分析(XRD)和振动磁强计(VSM)磁性测量,研究了替代元素Ti替代Fe元素含量的MnFe1-xTixP0.63Ge0.12Si0.25(x=0,0.01,0.02,0.03)系列化合物的物相结构与磁热效应的影响。结果表明:该系列化合物的结构为Fe2P型六角晶系结构,空间群为P62m。主相均为(Mn,Fe)2(P,Ge,Si),并含有少量的第二相(Mn,Fe)3Si相。随着Ti原子替代Fe原子的增加化合物的晶格常数a增大,晶格常数c略有减小,晶胞体积V基本保持不变。随着Ti含量增加居里温度(TC)减小,热滞ΔThys的大小改进不太明显。MnFeP0.63Ge0.12Si0.25的TC为305 K,当外磁场变化为0～1.5 T时最大磁熵变的绝对值为14.8 J.(kg.K)-1。     

Tb3NiSi2合金磁相变与磁热性能研究

依据X射线衍射(XRD)与等温磁化曲线和等磁场变温磁化曲线,主要研究了Tb₃NiSi₂合金相结构与磁性相变和磁热性能。XRD表明,采用800℃保温14天,然后炉冷至室温的热处理方法制备的R3NiSi2(R=Tb,Dy,Ho,Er)合金中,主相均为Gd3NiSi2型正交结构(空间群:Pnma,No.62)相,但杂相R5Si3含量存在差异,其规律是从Er到Tb,含量依次减少,Tb₃NiSi₂合金样品基本为一个单相,其相应晶格常数分别为a=1.1240(8)nm,b=0.41009(8)nm,c=1.12058(1)nm。等温磁化曲线显示在50~300 K温度范围内,Tb₃NiSi₂合金仅展现出铁磁-顺磁相变,并没有在130,82,66,53 K等观察到相关文献报道的多重的反常反铁磁态-铁磁态(AFM-FM)相变。0.01 T磁场下的磁化强度对温度求导曲线(d M/d T)和0~2 T磁场下的Arrott图结果证实合金铁磁-顺磁二级磁相变居里温度(Tc)=88 K。居里外斯定理拟合表明合金中Tb³⁺粒子的有效磁矩为9.90μB(μB为玻尔磁子),同期望值μeff/Tb³⁺=g(J(J+1))1/2=9.72μB基本一致。在磁热性方面,Tb₃NiSi₂合金在0~2 T磁场范围内,低场响应性较差,铁磁态分子的有效磁矩远低于顺磁分子有效磁矩,最大磁熵变(-ΔSM_max)为3.2 J·kg^-1·K^-1;在对应的半高宽温跨(δTFWHM)=35.5K范围内,相对制冷量为113 J·kg^-1。     

La1-xCaxMnO3纳米单晶丝的制备及磁热效应研究

采用化学共沉淀法和热处理的方法制备了La1-xCaxMnO3(x=0.3,0.4,0.5)系钙钛矿型氧化物(LCMO),经XRD确定样品为钙钛矿型结构.TEM分析表明样品直径约为40nm的枝节状纳米丝,用△Tad-T测量仪测量了△Tad-T.与块状样品相比居里温度的波峰变宽,绝热磁温变降低.     

Si元素的添加对Ni43Mn46Sn11合金磁热效应的影响

通过对合金Ni43Mn46Sn11Six(x=0.0,0.1,0.2,0.3)磁热效应的研究,发现随着Si含量增加,合金的转变温度(TM)从187 K降到160K,合金的磁熵变也略微减小。在外场变化为3 T时,随着x的增加,合金的磁熵变分别为28.7,24.7,26.1和23.3 J.kg-·1K-1。此外,还利用连续和不连续降温两种方法对Ni43Mn46Sn11Six合金的等温磁化曲线进行了测量。发现两种测量方法测量的磁熵变值存在较大的差异,例如,对x=0的样品,在外场变化为3 T时,连续和不连续降温测量方法算得的磁熵变分别为28.74和38.56 J·kg-·1K-1。     

纳米室温磁制冷工质材料的研究

简述了室温磁制冷材料的发展历史和纳米技术，概述了磁制冷材料研究的重点。总结了室温磁制冷工质材料具有优良性能的标准，并且给出了从微观、唯象和纳米方面研究室温磁制冷材料的新思路。介绍了纳米技术在室温磁制冷材料研究中的应用，重点讲述了纳米化对室温磁制冷材料的影响，预测了磁制冷材料的发展趋势。     

La0.8Mg0.2(Ni2.7Co0.6Al0.1Mn0.1)x贮氢合金的电化学性能分析

采用恒电位法、EIS分析及双电极系统对La0.8Mg0.2(Ni2.7Co0.6Al0.1Mn0.1)x(x=0.9～1.10)系列合金进行电化学性能分析。结果表明,x=1.05的合金具有较好的自放电性能(CR=97.3%),而x=1.10的合金有较高的电化学容量(369 mAh.g-1)。合金电极的电化学阻抗谱(EIS)表明,随着化学计量比x的增大,合金电极的电荷迁移电阻先减小后增大,动力学性能先增强后减弱。线性极化测试表明,随着化学计量比x的增大,合金电极表面的电化学反应速率先增大后减小。通过合金电极阳极电流对时间响应的半对数曲线计算的氢扩散系数D随着化学计量比x的增大先增大后降低,说明合金内部的氢扩散能力先增强后降低。     

La(Fe,Si)13系室温磁制冷复合材料的研究进展

近年来,世界各国都在重视环保、节能减排,与传统的气体制冷相比,磁制冷技术具有高效、环保、节能及不产生破坏臭氧层和温室效应气体等特点。目前磁制冷在中低温领域已经得到了应用,室温附近磁制冷技术仍处于研发阶段,主要包括磁制冷机、磁制冷材料、磁场系统等的研发,其中磁制冷材料是室温磁制冷技术发展的关键。本文以复合材料的角度,论述了极具发展潜力的La(Fe, Si)₁₃系磁制冷材料的研究进展及最新研究成果,通过非金属材料、金属单质及化合物与La(Fe, Si)₁₃系室温磁制冷材料的复合,提高了磁制冷材料的综合性能,使其更适用于在室温磁制冷机上的应用。     

Cu掺杂LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的电化学性能

采用共沉淀法制备前驱体,高温固相合成正极材料Li（Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2）_1-xCu_xO₂（x=0、0.01、0.015和0.02）,通过X射线衍射、SEM和电池测试系统及电化学工作站测试,对其结构、形貌和电化学性能进行表征.结果表明,掺杂少量的Cu, 样品均具有α-NaFeO₂型结构,没有出现杂相; 样品（108）/（110）峰分裂明显,材料有着良好的层状结构;随着Cu掺杂量的增加,c和c/a增大,层间距增大,Li+脱嵌通道增大,改善导电性.Cu掺杂1 %和1.5 %的I_（003）/I_（104）比值分别为1.467、1.438,比0 %的1.431值大,减小了阳离子混排.首次放电比容量依次为170.6 mAh/g、164.1 mAh/g、163.6 mAh/g和162.4 mAh/g,当x为0,1 %,2 %经过100次循环,保持率为87.1 %、98.7 %、和87.7 %;x为1.5 %,比容量从161.8 mAh/g增加到173.9 mAh/g,性能较优.      

淬火处理对La12Ce3Fe10Ni63Mn5Al6B储氢合金结构和性能的影响

采用中频感应炉制备了La12Ce3Fe10Ni63Mn5Al6B储氢合金,对该合金在不同温度和时间进行淬火处理。采用XRD,SEM,EDS以及电化学方法研究合金的组织结构、平台特性和电化学性质。研究表明:合金是由LaNi5相与(Fe,Ni)相组成。淬火处理能够改善合金的平台特性,提高合金的最大放电容量。1073 K保温3 h和4 h的合金的高倍率放电能力明显改善,HRD1750从未处理合金的35.8%分别增加到46.4%和50.3%,但淬火处理合金的循环性能有所下降。     

正极材料LiNi0.8Mn0.2O2前驱体合成工艺的探究

成本低、性能稳定的无钴镍锰正极材料是目前的研究热点。采用共沉淀法制备Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂前驱体, 用氨水作为络合剂, 探究了NH₃浓度对前驱体Ni_0.8Mn_0.2(OH)₂共沉淀的晶粒生长和形貌的影响, 以及对锂离子电池正极材料LiNi_0.8Mn_0.2O₂的晶体结构和电化学性能的影响。通过X射线衍射仪、扫描电镜、循环伏安测试、交流阻抗和电池充放电测试系统表征材料的结构、形貌和电化学性能。表征结果显示, 在0.1 C, 2.5~4.2 V化成条件下, 初始放电比容量为167 mAh/g, 充放电效率为96%。当氨水用量为45 mL时, 样品具有较优的循环性能, 在1 C倍率下, 2.5~4.2 V的电压测试范围内, 循环100次后, 放电比容量为139 mAh/g, 容量保持率为93.9%。在低倍率充放电条件下样品具有明显优于其他材料的电化学性能。      

双层锰氧化物La1.2Sr1.8Mn2O7单晶的磁性和电性研究

通过浮区炉方法制备钙钛矿双层锰氧化物单晶材料La1.2Sr1.8Mn2O7,利用X射线衍射、劳埃衍射确定单晶的质量;选择高质量的单晶片切割成长方形,用超导量子磁强计测量其磁性;采用四端法测量其输运性质。XRD测量表明,La1.2Sr1.8Mn2O7粉末为单相。磁性测量表明,在高温区域样品的磁化强度很小,表现为顺磁态,在T=110 K附近磁化强度迅速增大,并且随温度的降低逐渐达到饱和,显示出铁磁性的特征。磁电阻的测量显示出单晶样品缺陷比多晶样品少,电阻率非常小。     

LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2@LiMn0.6Fe0.4PO4/C复合正极材料的制备及性能

采用简单的机械球磨混合法制得NCM@LMFP/C(LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂@LiMn_0.6Fe_0.4PO₄/C)复合正极材料,系统地研究了NCM与LMFP/C复合比例(9∶1,8∶2,7∶3,6∶4,5∶5)对材料电化学性能和热稳定性的影响.使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)对复合正极材料的结构与形貌进行表征研究.研究结果表明:当NCM与LMFP/C复合比例小于8∶2时,亚微米级LMFP/C出现富集、团聚,将NCM包埋其中.当NCM与LMFP/C复合比例为8∶2时,LMFP/C均匀地包覆在NCM颗粒表面或填充于其颗粒空隙中,材料的电化学性能最优、热稳定性良好:电流为0.1 C和1 C时的放电比容量分别为180.1和165.0 mAh/g,均高于理论测算容量(178.9和164.3 mAh/g);循环80周后容量保持率为95.7%,优于NCM(94.9%);复合正极材料热失控温度...     

粉末冶金法制备La（Fe,Co,Si）13磁制冷合金

用非自耗电弧炉熔炼制备了LaFe10.8Co0.7Si1.5C0.2铸锭,并将该铸锭在石油醚的保护中球磨制粉,粉末经过压制后在氩气气氛中高温烧结2～8 h。用XRD和SEM检测了LaFe10.8Co0.7Si1.5C0.2铸锭及烧结后样品的相和组织结构。结果表明,LaFe10.8Co0.7Si1.5C0.2合金铸锭主要由α-Fe(Co,Si)相和1∶1∶1相组成,仅含有极少量1∶13相。采用粉末冶金法制备的合金相比传统工艺下合金的成相时间有明显缩短,仅烧结2 h就有一定比例的NaZn13型1∶13相生成,而且在1100℃烧结4 h时合金的成相最好,形成了以1∶13相为主相的合金,温度过高或过低所形成的1∶13相的相对含量都会减少。烧结时间增加或缩短也会导致1∶13相的相对含量减少。此外,还对在LaFe10.8Co0.7Si1.5C0.2粉末中加入LaFe0.9Co0.27Si1.17作为烧结助剂对合金成相的影响进行了研究。结果表明,加入烧结助剂后有助于合金的成相,加入质量分数为25%的LaFe0.9Co0.27Si1.17作为烧结助剂在1100℃烧结4 h所形成的合金几乎是单一的1∶13相,仅含极少量点状分布的富含镧的杂相。而LaFe10.8Co0.7Si1.5C0.2块状铸锭在1100℃退火4 h后仍含有α-Fe相和1∶1∶1相。可以看出,用粉末冶金法制备La(Fe,Co,Si)13磁制冷合金的热处理时间得到极大缩短。     

铸造-热压变形Pr17Fe76.5B5Cu1.5永磁合金的组织结构与性能

研究了Pr₁₇Fe_76.5B₅Cu_1.5永磁合金经铸造和热压变形量ε分别为0,30%,50%和70%后,样品的成分、组织、性能随变形量的变化。随热压变形量的增加,样品的Pr和Cu的含量降低,而Fe和B的相对含量提高;各向异性和各种磁参量,如μ₀M_s,B_r,iH_c,bH_c和(BH)_m均提高。热变形量大于80%,并经最佳热处理后样品的性能达到:B_r=1.2T,_iH_c=1.22MA/m,(BH)_m=260kJ/m³,与烧结Pr-Fe-B永磁体的性能相当。     

La15Fe77-xNixMn5B3（x=55,60,65,70,75）储氢合金的结构与电化学性能研究

用熔炼-快淬工艺制备La15Fe77-xNixMn5B3(x=55,60,65,70,75)储氢电极合金。采用XRD、SEM、EDS及电化学方法研究合金的组织结构、放氢平台特性和电化学性能。研究结果表明,La15Fe77-xNixMn5B3(x=55,60,65,70,75)合金均为多相结构,主相是LaNi5相,另外还有(Fe,Ni)相和La3Ni13B2相。随Ni含量增加,合金电极的最大放电容量逐渐增加,活化次数明显减少,放氢平台特性变好,高倍率放电性能明显改善。     

热压与粘结方法制备La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(11.47)Mn_(0.23)Si_(1.3)H_(1.8)磁工质性能的对比研究

采用热压法及粘结法制备了La_(0. 8)Ce_(0. 2)Fe_(11. 47)Mn_(0. 23)Si_(1. 3)H_(1. 8)磁工质,研究了两种方法制备出的样品的性能,对样品的相结构、微观形貌以及磁热性能等进行了研究。研究结果表明在1. 5 T磁场下,粘结样品的最大等温磁熵变为11. 8 J/(kg·K),比热压样品的最大磁熵变高(10. 99 J/(kg·K)),但热压样品的抗弯强度和热导率均高于粘结样品。