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。     

电火花沉积Fe48Cr16Mo15C17B4非晶合金涂层的微观组织和性能

以Fe₄₈Cr₁₆Mo₁₅C₁₇B₄合金为电极,采用电火花沉积工艺在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了铁基合金涂层。用XRD和SEM等方法分别表征了涂层的微观结构、涂层表面及横截面的微观形貌,测定了涂层的显微硬度、摩擦磨损性能和电化学性能。结果表明,所制备的Fe₄₈Cr₁₆Mo₁₅C₁₇B₄涂层为非晶态结构、致密,与基体为冶金化结合,显微硬度为1129 kg/mm²,与1Cr18Ni9Ti不锈钢基体相比其摩擦系数较小,耐磨性较高,在1mol/LHCl溶液中具有良好的耐腐蚀性能。     

纳米多孔Fe-Si-B-P的脱合金制备及其电化学性能

在0.05 mol/L H₂SO₄溶液中对773～833 K热处理后的Fe₇₆Si₉B₁₀P₅非晶合金进行脱合金处理，采用脱合金法制备出Fe-Si-B-P纳米多孔材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段以及电化学工作站表征其表面形貌、微观结构和组成，研究其电化学性能。结果表明，热处理后的Fe₇₆Si₉B₁₀P₅非晶合金晶化为α-Fe、Fe₂B和Fe₃P相，在脱合金过程中α-Fe晶粒优先溶解形成纳米多孔结构，随着热处理温度从773 K提高到833 K材料中纳米多孔的孔径从150 nm增大到260 nm。同时，较大的比表面积提供更多的催化活性位点使纳米多孔Fe-Si-B-P具有比Fe₇₆Si₉B₁₀P₅非晶合金更优异的氧化还...     

室温磁工质与磁制冷机的研究和开发

室温磁制冷作为一种高能效、环境友好和运行可靠的制冷技术,具有广阔的应用前景。室温磁制冷技术利用磁工质的磁热效应以及AMR循环实现制冷。在过去数十年的探索中,室温磁制冷的研究主要集中于磁工质的研发和磁制冷机的设计。本文综述了目前已开发的几种典型的室温磁工质以及研制的磁制冷样机。目前研究较丰富的室温磁工质主要包括稀土金属Gd及其合金、NaZn₁₃型La(Fe, Si)₁₃系合金以及Fe₂P型MnFePAs系合金,本文对它们的磁热性能进行对比并分析存在的实际应用问题。基于运行方式的不同,目前研制的磁制冷样机主要分为往复式和旋转式,介绍了不同研究机构研发的磁制冷样机的实验参数与制冷性能。回顾了室温磁制冷技术在不同领域已取得的实际应用,并对该技术未来的发展趋势进行展望。     

反铁磁GdFe2Si2化合物的磁性和低温磁热性能研究(英文)

基于磁性材料相变过程中伴随的磁热效应而发展起来的磁制冷技术因其绿色环保和高效节能等优点而被广泛关注.高性能磁制冷工质材料的探索一直是本领域的研究热点也是难点之一.本文中,我们通过实验研究结合第一性原理计算,对Gd Fe₂Si₂化合物的晶体结构、磁性、磁相变以及低温磁热效应进行了系统研究,结果表明Gd Fe₂Si₂化合物基态为反铁磁且具有大的低温可逆磁热效应.在0–7 T的磁场变化下,其磁制冷参数包括等温磁熵变最大值和制冷能力分别高达30.01 J kg^-1K^-1和328.45 J kg^-1.这些磁制冷参数优于大多数目前已报道的同温区高性能稀土基磁制冷材料,表明反铁磁Gd Fe₂Si₂化合物在低温磁制冷领域同样具有潜在的应用前景.     

Fe2-xCoxZr材料磁热效应的研究

制备了Fe_2-xCo_xZr(x=0.8,0.9和1.0)系列材料并研究了材料的磁热性能,通过X射线衍射分析确定了材料为MgCu₂结构的Laves相,空间群为Fd-3mS。通过GSAS精修确定了材料的晶格常数,发现材料的晶格常数随Co元素含量增加而线性减小。通过麦克斯韦方程计算了材料的磁熵变,磁熵变最大值随Co元素含量的增加而下降。通过Co元素含量的调控可以实现材料居里温度在236～320K之间进行调节。研究发现Fe_2-xCo_xZr材料相变类型均为二级磁相变。Fe_1.2Co_0.8Zr材料在0～3T磁场下磁熵变的最大值为0.27J/kg/K。Fe_2-xCo_xZr材料具有居里温度可调和制冷区间较大的特点,为具有较大应用潜力的无稀土磁致冷剂。     

放电等离子烧结技术制备Fe78Si13B9块体非晶纳米晶磁性材料

通过高能球磨技术制备了Fe₇₈Si₁₃B₉磁性非晶合金粉体,采用XRD和DSC分析了Fe₇₈Si₁₃B₉非晶合金粉体的相组成、玻璃转变温度T_g、开始晶化温度 T_x 和晶化峰温度T_p;利用放电等离子烧结（SPS）技术在不同烧结温度下制备了块体磁性非晶纳米晶合金试样,利用XRD、SEM、Gleeble3500、VSM等分析了不同烧结温度下烧结块体试样的相转变特性、微观形貌、力学性能和磁学性能。结果表明,在500 MPa的烧结压力下,随着烧结温度的升高,烧结试样中的非晶相开始逐渐晶化,烧结试样的致密度、抗压强度、微观硬度、饱和磁化强度均显著提高;在500 MPa的烧结压力和823.15 K的烧结温度下,获得了密度为6.6 g/cm³,抗压强度为1500 MPa,饱和磁化强度为1.3864 T的非晶纳米晶磁性材料。     

片状La_(0.9)Ce_(0.1)Fe_(11.7-x)Mn_xSi_(1.3)氢化物的高气压合成及磁热效应研究

La(Fe,Si)_(13)氢化物被认为是最具有应用前景的室温磁制冷工质之一,主动磁蓄冷样机上使用的理想磁制冷工质通常要求为片状块体。本工作在高达40 MPa的高压氢气气氛下烧结制备了片状La_(0.9)Ce_(0.1)Fe_(11.7-x)Mn_xSi_(1.3)(x=0,0.29,0.35,0.41)氢化物块体。X射线衍射分析表明,片状氢化物由具有立方NaZn13结构的La(Fe,Si)13相及少量α-Fe相构成,其晶格常数比母合金明显增加。Mn的掺杂有利于抑制烧结过程中α-Fe的析出,并且使样品的居里温度降低至室温附近。在0~2T的外磁场下,片状La_(0.9)Ce_(0.1)Fe_(11.35)Mn_(0.35)Si_(1.3)氢化物块体的磁熵变ΔSm在289K时达到最大值4.3J/(kg·K)。     

Gd-Co二元非晶及晶态合金的磁性和大磁热效应

通过熔体快淬制备了Gd59Co41、Gd56Co44非晶条带,并对Gd56Co44非晶条带进行588K、10min的晶化处理。利用X射线衍射仪(XRD)分析了合金的结构,通过综合物性测量系统(PPMS)研究了合金的磁性及磁热效应。结果表明,Gd59Co41和Gd56Co44非晶条带的初始晶化温度分别为523和544K;Gd56Co44非晶条带晶化处理后获得了Ho4Co3型六方单相。非晶态和晶态合金在居里温度附近都发生铁磁到顺磁的二级相变。随着Gd/Co比例的降低,Gd59Co41和Gd56Co44非晶合金的居里温度(TC)从198K提高到217K;晶化处理后Gd56Co44合金的居里温度为218K,与非晶态合金相比变化甚微。在ΔH=5T时,Gd59Co41和Gd56Co44非晶合金的最大磁熵变(-ΔSM)和制冷能力(RC)分别为7.7J/kg·K、525J/kg和6.6J/kg·K、544J/kg;而Gd56Co44晶态合金的最大磁熵变(-ΔSM)和制冷能力(RC)分别为5.6J/kg·K和528J/kg。大的磁熵变和制冷能力,几乎可以忽略的矫顽力和热滞/磁滞效应,表明Gd-Co二元非晶和晶态系列合金是200K温区附近一类具有潜在应用价值的磁制冷工质。     

MnFe1-xTixP0.77Ge0.23化合物的结构与磁性

利用高能球磨法和粉末烧结法制备了MnFe_1-xTi_xP_0.77Ge_0.23(x=0.03, 0.04, 0.06, 0.08, 0.09)系列化合物。室温X射线衍射结果表明化合物均呈现Fe₂P型六角结构,随着Ti含量的增加,晶格常数a、b减小,晶格常数c增大,晶胞体积有所增大。变温X射线衍射实验结果表明,MnFe_0.94Ti_0.06P_0.77Ge_0.23化合物在305～350 K温度区间内发生铁磁到顺磁的相转变,存在磁弹耦合现象。MnFe_1-xTi_xP_0.77Ge_0.23(x=0.03, 0.04, 0.06, 0.08, 0.09)化合物的磁性测量结果表明随着Ti含量增加化合物的居里温度降低,热滞变大,最大等温磁熵变减小。