我国室温磁制冷样机的研究进展

磁制冷技术是一种新型的制冷方式,具有结构紧凑、性能可靠、高效和环境友好等特点,室温磁制冷技术更足具有广阔商业化应用前景.主要论述了我国室温磁制冷样机的研究情况及室温磁制冷研究过程中面临的问题.     

磁制冷合金的制备工艺与研究进展

磁制冷技术相对于传统的气体压缩制冷具有节能高效、运行稳定、环境友好等优良特点.本文对近期磁制冷合金的制备方法和研究进展进行总结,并对磁制冷合金材料的研究方向和未来工业应用等进行了预测.     

GdAl磁制冷工质材料的磁热效应

对成本较低、抗氧化性好的GdAl磁制冷工质材料制作工艺和性能进行了研究。比较了铸锭法和熔体快淬法对磁制冷工质材料组织结构和性能的影响。用直接测量法测其在外加磁场为1．2T，温度变化范围在-10℃～30℃下的磁热效应。结果表明：熔体快淬法制备的磁工质材料晶粒尺寸小于铸锭法，但其磁热效应和居里温度均低于铸锭样，原因是熔体快淬法制备的磁制冷工质材料中相结构发生变化，磁热效应优良的Gd3Al2相减少，性能较差的GdAl3相增加。同时，与铸锭组织相比，细晶组织内部出现大量的晶界，晶界处原子排列的无序度增加，材料的比热升高，导致磁热效应降低。再者，细晶晶界处的原子密度和配位数远远偏离了完整晶体的晶体结构，从而使配位数Z降低而导致居里温度降低。     

Mn-Fe-P-Si合金磁热性能的研究进展

作为传统蒸气-压缩技术的潜在替代技术,磁制冷技术因高效、环保而备受关注。磁制冷技术基于磁性材料的磁热效应。磁热材料作为磁制冷机的关键组成部分,其性能制约着磁制冷技术的发展。在磁热材料中,Mn-Fe-P-Si合金由于具有大磁热效应、成本低和磁热性能可调控等优势,被认为是极具发展前景的室温磁制冷材料,受到研究者的广泛关注。本文主要综述了近年来国内外关于Mn-Fe-P-Si合金磁热性能及其调控的相关研究进展,为Mn-Fe-P-Si磁制冷材料的进一步研究提供参考。     

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。     

Gd_3Al_(2-x)Ga_x合金的磁热效应研究

以Gd3Al2作为母相,在其中少量添加Ga元素替代部分Al元素,使其形成Gd3Al2-xGax(x=0.1,x=0.2,x=0.3)系列合金,经过热处理后,通过X射线衍射、扫描电镜、振动样品磁强计测量及直接测量等方法进行研究,实验结果表明:Gd3Al2-xGax(x=0.1,x=0.2,x=0.3)系列合金的晶体结构均为Zr3Al2型,主相为Gd3Al2,还有少量的Gd2Al相和Gd Al相。当x=0.2时,Gd3Al2-xGax合金的绝热温变值为2.7 K,比Gd3Al2高0.7 K,居里温度为277 K。少量添加Ga对磁熵变的提高有一定帮助,但对提高居里温度的作用不明显。     

稀土过渡族磁制冷功能材料的研究

本文给出了设计室温磁制冷功能材料的基本原则及具体方法,通过测试、验证得出如下结论：Ｒｅ２Ｆｅ１７－ｘＭｅｘ型稀土－过渡族金属所形成的Ｃｅ２Ｆｅ１６．４Ｃｏ０．６与Ｅｒ２Ｆｅ１５．２６Ｎｉ１．７４化合物具有较好的制冷效果,在外加磁场度Ｈ＝２．０特斯拉条件下,它爱磁制冷温差△Ｔ均可达４．５Ｋ以上,基本与纯金属Ｇｄ接近（△Ｔ＝５．２５Ｋ）,介它们的价格公为Ｇｄ的１／３。     

PrFeB铸造合金的磁各向异性

本文主要研究ＰｒＦｅＢ加Ｃｕ、Ｎｂ、Ｚｎ的４种铸造合金的铸态结晶组织及其磁性的各向异性。结果表明：ＰｕＦｅＢ系合金的铸态性能具有磁各向同性特征。与合金的凝固形式和结晶方向无关。     

Mn含量对Mn基Heusler合金磁及磁热性能影响

选用Mn基Heusler合金为研究对象。通过电弧熔炼和热处理制备样品,并用甩带法制成薄带形状。采用X射线衍射仪和振动样品磁强计等分析仪器测试了样品的晶体结构、磁及磁热性能,分析了Mn含量对材料晶体结构、磁和磁热性能的影响。研究发现,Mn2-xSn0.5Ga0.5合金在常温下为六方结构,在室温附近仅发生一次二阶磁性转变,无明显磁滞和热滞。居里温度和饱和磁化强度对Mn含量非常敏感,随着Mn含量升高,居里温度和饱和磁化强度均出现下降,由Mn1.2Sn0.5Ga0.5的304 K和64.1 emu/g分别降至Mn2Sn0.5Ga0.5的262 K和46.7 emu/g,这表明合金中的磁矩呈亚铁磁形态分布。由于没有磁滞和热滞,室温附近较大的工作温度区间,因此,该材料在磁制冷领域具有很好的应用前景。     

室温磁致冷合金Pr2Fe17-xCox的结构、磁性和磁熵变

在氩气气氛中用熔炼法制备了Pr2Fe17-xCox系列合金，通过粉末X射线衍射和SQUID磁强计研究了样品的结构、磁性和磁熵变。结果表明：Pr2Fe17-xCox系列合金具有菱方Th2Zn17型结构；通过成分微调使其居里温度处在室温附近：Pr2Fe17-xCox，系列合金有较大的磁熵变，在低场下的磁熵变是金属Gd的65％～73％，而高场下的磁熵变则为金属Gd的63％～68％；但其成本约为金属Gd的1／10，具有很高的性价比，是一类有很大应用潜力的室温磁致冷材料。     

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。     

PtxCo1-x(x=0.48~0.51)合金的磁性能和晶体结构

系统研究了等原子比附近不同Pt、Co原子比的PtCo合金的磁性能和晶体结构.采用电弧炉熔炼方式制备了原子比为.Pt_xCo_(1-x)(x=0.48～0.51)的合金,热处理后磁测量结果显示,随着Pt含量的增加,合金的剩磁逐渐减小,矫顽力逐渐增大.合金的X射线衍射结果表明:时效热处理后,随着Pt含量的增加,合金面心四方结构的有序相的c/a值逐渐减小,c/a值的减小增大了四方晶格结构的a与c方向的不对称性,使有序相的磁晶各向异性场增大,提高了合金的矫顽力.     

铁基纳米晶软磁合金研究进展及应用展望

铁基纳米晶软磁合金因其独特的非晶/纳米晶双相结构而具有高饱和磁感和高磁导率,表现出优异的软磁性能,它的开发是软磁合金研究的一大突破性进展。本文以铁基纳米晶软磁合金的开发制备-结构-性能机理之间的关系为主线,首先回顾了铁基软磁合金的研究历程和具有代表性的铁基纳米晶软磁合金的开发研究过程及其主要性能指标,随后介绍了铁基纳米晶软磁合金的几种主要的晶化机理模型、软磁机理和耐腐蚀性能研究进展,最后对铁基纳米晶软磁合金在电力、电子信息领域的未来开发与应用进行了展望。     

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。     

Effect of Pr on the Structure and Magnetic Properties of CoPt Alloys

对PrxCo50-xPt50(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)合金的显微结构和磁性能进行了研究。X射线衍射结果表明:经1000℃均匀化后合金为单一的面心立方相(fcc),而经675~750℃退火后合金由硬磁相(面心四方结构,fct)和软磁相组成。随着Pr含量增加,fct的(111)衍射峰向高角度偏移,并且c/a增大导致有序度S减小。合金Pr0.4Co49.6Pt50经675°C退火60min后,矫顽力和剩磁比达到最大值。PrxCo50-xPt50(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)经675°C退火60min的样品,矫顽力随着Pr含量的增加而单调减小,但剩磁比先增大后减小。     

Study on Gd-Al-Dy System Magnetic Refrigeration Materials

ＳｔｕｄｙｏｎＧｄＡｌＤｙＳｙｓｔｅｍＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＭａｔｅｒｉａｌｓＣｈａｎｇＸｉｕｍｉｎ,ＹａｎＪｕｎｌｉａｎ（常秀敏）（闫俊联）ＢｅｉｊｉｎｇＧｅｎｅｒａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＮｏｎｆｅｒｒ...     

提高1J85合金磁性能的最终退火制度的改进

为了提高某所1J85合金的磁性能,分别针对厚度(0.10 mm和0.35 mm)的合金带,采用不同的最终退火制度进行了改进研究.研究结果显示,对0.1mm的1J85合金带,最终退火制度中增加1200℃高温退火时间至5 h及采用500℃二次中温退火1 h,然后快速冷却到300℃拉出炉体的工艺制度,对磁导率的提高较显著,可以将μ0.08提高到188000(炉号647).可以将μm提高到637000(炉号629).对厚度为0.35 mm的1J85合金带的对比结果显示,采用600℃后快速冷却及500℃通H2二次退火1 h对初始磁导率μ0.08的影响效果显著,可以将μ0.08提高到134000.     

Ni45．4＋xMn41．5-xSn13．1（x=0，1．5，3．0）合金的结构和磁熵变研究

铁磁形状记忆合金Ni45.4-xMn41.5-xSn13.1（x=0,1．5,3．0）（分别定义为样品1、2、3）系列通过电弧熔炼法制备得到。在1173K下真空退火24h,自然冷却至室温。利用X射线衍射仪和振动样品磁强计研究了合金的结构、磁性和磁熵变。等温磁化曲线和Arrott曲线表明合金在马氏体转变温度附近合金为典型的亚磁性状态。在1．2T的外场下样品2和3在马氏体转变温度附近发生大的磁熵变大小分别为3．8和3．7J／kgK。样品1在磁性转变温度附近的磁熵变大小为2．24J／kg·K。