La0.8-xNdxNa0.2MnO3的磁卡效应研究

用溶胶-凝胶法制备系列样品La0.8-xNdxNa0.2MnO3(x=0.00,0.05,0.10,0.15和0.20)钙钛矿锰氧化物.研究温度范围在240～340 K、外磁场0～1T下该系列样品的居里温度和磁熵变.发现样品的居里温度TC随x增加而减小,而且x=0.20、温度为295K时,最大磁熵变△SM为1.68 J/kg·K.实验结果表明钙钛矿锰氧化物La0.8-xNdxNa0.2MnO3有可能作为室温下的磁致冷材料的候选者.     

La0.67-xCa0.33MnO3系列样品的磁热效应

用溶胶-凝胶法制备了不同空位浓度掺杂的La0.67-xCa0.33MnO3系列样品(x=0.00,0.02,0.06,0.10),用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的形态和颗粒大小,X射线衍射实验结果显示样品为单相钙钛矿结构,用振动样品磁强计(VSM)测量了样品的磁化强度随温度变化的M-T曲线和起始磁化M-H曲线.研究了空位浓度对样品的居里温度Tc和磁熵变的影响.结果表明,空位浓度的掺杂将样品的居里温度Tc提高至室温附近,磁熵变得到增强.对于经历了一级相变的样品La0.67-xCa0 33MnO3(x=0.02),在居里温度Tc(277 K)附近和1T外磁场下,最大磁熵变达到了2.78 J/(kg·K).     

La空位掺杂对La-Ca-Sr-MnO_3磁热性质的影响

用溶胶-凝胶法制备了不同空位掺杂的系列样品La_(0.7-x)Ca_(0.28)Sr_(0.02)MnO_3,研究了La~(3+)空位浓度对样品居里温度和磁热效应的影响。结果表明,在La位掺入少量空位(x0.06),可以实现将样品的居里温度有效调整至室温,同时也促进了样品磁熵变的提高。当La空位掺杂x=0.06时,与未空位掺杂样品相比,居里温度由227 K提高到264 K,近室温,其磁熵变值为3.01 J·kg-1·K-1(外加磁场1 T)。该系列样品在室温附近,较低磁场下,有较强的磁制冷能力。     

La0.8Pr0.2Fe13-xSix金属间化合物的晶体结构和磁熵变研究

通过X射线衍射和磁性测量等手段对所制备的金属间化合物La0.8Pr0.2Fe13-xSix(x=1.8,2.0)的结构和磁性进行了研究.结果表明,在1373K温度下,经过5天退火所得的金属间化合物La0.8Pr0.2Fe13-xSix(x=1.8,2.0)晶体均为单相立方NaZn13型结构;另当Si含量由1.8变为2.0时,引发了晶格体积收缩,居里点升高.当x=1.8时,该化合物在居里温度Tc为210K处具有大的磁熵变|ΔSM|,在0～1.5T的磁场下|ΔSM|max为10.43J/(kg·K).当x=2.0时,该化合物在居里温度Tc为226K处具有最大的磁熵变|ΔSM|, 在0～1.5T的磁场下|ΔSM|max为5.23J/(kg·K).大磁熵变来源于Tc处磁化强度的陡峭变化和Tc以上磁场诱发的巡游电子变磁性转变.     

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。     

Ba2Fe1+xMo1-xO6双钙钛矿的制备与磁卡效应

采用湿化学法制备了一系列Ba2Fe1+xMo1-xO6双钙钛矿材料,研究了Fe/Mo原子比对其磁性能尤其是磁卡效应的影响.实验结果表明,随着x增加,样品的磁化强度由x=0时的37.3A·m2/kg(3.49μB/f.u.)下降到x=0.3时30.4A·m2/kg(2.78μB/f.u.);当x=0时,样品的最大磁熵变值为1.54J/kg·K.随着x增加,样品的最大磁熵变值逐渐下降,磁熵变随温度变化曲线的峰形变宽.     

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。     

La0.8Ce0.2Fe13-xSix金属间化合物的晶体结构和磁熵变研究

通过X射线衍射和磁性测量等手段对金属间化合物La0.8Ce0.2Fe13-xSix(x=1.8、2.0)的结构和磁性进行了研究.结果表明,经过对铸态样品进行24h短时间退火所得的金属间化合物La0.8Ce0.2Fe13-xSix(x=1.8、2.0)晶体均为单相立方NaZn13型结构;Si含量的增加,导致晶格体积收缩,居里点升高.当x=1.8时,该化合物在居里温度Tc约175K具有大的磁熵变|△SM|,在1T的磁场下|△SM |max为4.79J/kg·K,大的磁熵变来源于Tc处磁化强度的陡峭变化和Tc以上磁场诱发的巡游电子变磁转变.     

C对Gd5Si4磁致冷材料结构和性能的影响

以商业蒸馏Gd为原料,采用非自耗电弧炉在氩气保护下熔炼了Gd5Si4Cx(x=0、0.24、0.35、0.5)系列合金,研究了C对Gd5Si4磁致冷合金组织结构与磁热性能的影响.粉末XRD结果表明,Gd5Si4Cx系列合金主相均为正交的Gd5Si4型结构,此外C(x=0.24、0.35、0.5)加入后合金中出现了少量的GdSi相.利用振动样品磁强计测量的合金的磁性能的结果表明,Gd5Si4Cx(x=0、0.24、0.35、0.5)系列合金的居里温度Tc在344～297K连续可调.在1.5T外加磁场变化时居里温度附近的最大磁熵变分别是2.79、2.47、2.03、1.65J/(kg·K).     

Gd5SixSn4-x合金的结构与磁热性能

利用XRD和振动样品磁强计研究了Gd5SixSn4-x(x=2.4、2.6、2.8)合金的结构与磁热性能.结果表明,在x=2.8时合金具有Gd5Si4形正交结构,x=2.4和2.6时则为Gd5Si4和Gd5Si2Gi2型两种结构,此外均存在少量其它杂相.随着Si含量的增大,居里温度分别为276、290.5和301.5K,逐渐升高,1.8T外加磁场变化时的磁熵变分别为1.88、2.26和1.69J/(kg·K),x=2.6时最大.低温XRD分析表明合金发生磁相变的同时没有结构相变发生.     

Fe掺杂多晶样品DyMn1-xFexO3的磁热效应和电性

采用传统的固相反应法制备DyMn_(1-x)Fe_xO_3多晶样品,通过测量了样品的磁化强度与温度的变化关系曲线(M-T)、磁化强度与温度的变化关系曲线(M-H)和电阻率与温度的变化曲线(ρ-T),对各组分下样品的磁性和电性进行了研究。研究结果表明,在低温区x=0和x=0.025样品表现为反铁磁态,而x=0.075样品在低温区ZFC曲线与FC曲线出现分叉,表现为铁磁反铁磁共存。分别在57,137和157 K以下观察到类Griffiths相,T_G温度以上样品都表现为顺磁特性。在外加磁场为7 T时磁熵变达到最大值,最大值分别为10,12,9 J/(kg·K)。最大制冷能力为320 J/kg(x=0.025)。综合磁熵变最大值及制冷能力数值来看,该材料可以作为磁制冷候选材料。通过对ρ-T曲线及ρ-T曲线的拟合曲线研究发现,系列样品均为半导体且加磁场后的电阻率高于零场下的电阻率,说明在低温处磁场有不利于电传导。系列样品在高温部分的导电方式均遵循小极化子的导电方式。     

Gd_(1-x)Ho_xCo_2的结构及磁热效应

通过真空电弧熔炼的方法制备了Gd_(1-x)Ho_xCo_2(x=0,0.2,0.4,0.6)系列化合物,利用XRD、SEM、VSM等分析设备对其结构及其磁性能进行了研究。结果表明,Gd_(1-x)H_xCo_2系列化合物保持纯MgCu_2类型的Laves相结构,并存在在少量的GdCo_3相。该系列化合物的居里温度随着Ho含量的增加从399 K降低到了236K,降低幅度达到了67%,但在5T外场下磁熵变从3.3J/(kg·K)增加到了4.0J/(kg·K),变化幅度不大,说明Ho元素的替代在不改变磁熵变大小的同时可以有效地调节居里温度。另外还发现该化合物在5T外场下的制冷量随着Ho含量的增加从158.3J/kg增加到了254.6J/kg,增加了60.8%。也讨论了晶体结构和磁性能之间的变化规律,为进一步调节磁性能奠定基础,使得这类材料在宽温区范围内的实际应用更有竞争力。     

La0.7Ce0.3(Fe1-xCox)11.44Si1.56(x=0.04、0.06、0.08)合金的结构与磁热效应

通过X射线衍射仪研究了1300℃退火1h后的La0.7 Ce0.3(Fe1-x Cox)11.44 Si1.56(x=0.04、0.0 6、0.08)合金的相结构.采用振动样品磁强计研究了合金的磁性能.结果表明,合金主相具有NaZn13型结构,含有少量α-Fe和LaFeSi杂相;x=0.04、0.06和0.08时,合金的居里温度Tc分别为230.8、261、288.9K,在1.1T的外磁场变化下,等温磁熵变|△SM|分别为2.44、1.86和1.55J/(kg·K).     

哈斯勒合金Ni_(44)Ag_6Mn_(38)Sn_(12)的马氏体相变及其磁性

使用熔体快淬法制备了Ni_(44)Ag_6Mn_(38)Sn_(12)合金样品,并通过X射线衍射仪和PPMS磁性测量,分析了合金样品的晶体结构和磁热效应。研究结果表明,在室温条件下合金样品的晶体结构为L21立方奥氏体型;通过热磁曲线可知,在220K附近合金样品出现马氏体相变;同时在室温附近存在居里温度为311K的顺磁态-铁磁态的二级磁相变。此外,由等温磁化曲线可知在马氏体相变附近磁化强度变化剧烈,根据Maxwell方程,合金样品在5T的外加磁场下,227K时最大磁熵变达到较高的11.38J/kg·K,相对制冷量同时达到113.8J/kg。     

La0.7-xNdxBa0.3MnO3纳米颗粒的居里温度与磁热效应

用溶胶-凝胶法制备了La0.7-xNdxBa0.3MnO3(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25)多晶纳米颗粒,用XRD分析其相结构并计算晶格常数,用VSM测量样品的磁性能并计算磁熵变和居里温度.结果表明,La-Ba-Mn-O系列中适当的Nd掺杂可调整材料的居里温度至室温附近并有效提高其磁熵变.文中对于Nd掺杂对居里温度和磁熵变影响的机理进行了定性的分析.     

La空位和Sr离子掺杂对La-Ca-MnO材料磁性能的影响

用溶胶-凝胶法制备了La位空位掺杂La_(0.7-x)Ca_(0.28)Sr_(0.02)MnO_3(x=0.00~0.10)系列样品和Sr离子掺杂La_(0.77-x)Ca_(0.2)Sr_xMnO_3(x=0.00~0.10)系列样品,研究了La位空位掺杂和Sr离子掺杂对样品相结构、居里温度和磁熵变的影响。结果表明,两个系列样品都在近室温有较大磁熵变,对于钙钛矿La-Ca-MnO_3型材料,在La位含少量空位的基础上进行Sr离子掺杂,对居里温度和磁熵都有较积极的调节作用。     

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。     

放电等离子体烧结（SPS）制备Mn1.2Fe0.8P0.75Ge0.25化合物及其磁热效应研究

采用机械合金化结合放电等离子体烧结技术,成功制备了Mn1.2Fe0.8P0.75Ge0.25室温磁制冷材料。采用XRD、VSM对烧结样品晶体结构和磁热效应（MCE）进行了研究。结果表明该化合物具有六方Fe2P型晶体结构,其热滞为4K,居里温度为292K,并且在居里点附近有较大的磁熵变,当外加磁场为1.5T时,最大磁熵变达到18.0J/（kg.K）,绝热温变达到2.7K。     

C掺杂对La-Fe-Si合金中NaZn13型相形成及磁热性能的影响

通过熔体快淬方法制备了LaFe11.5Si1.5Cx(x=0,0.1,0.2,0.3)系合金的快淬条带。采用X射线衍射分析仪、振动样品磁强计研究了C掺杂对La-Fe-Si合金在凝固过程以及随后热处理过程中的NaZn13型相形成及磁热性能的影响。结果表明:适量的C掺杂有利于凝固过程中NaZn13立方结构型的La(Fe,Si)13相的形成;C掺杂能有效地提高La(Fe,Si)13相的居里温度,当C含量由0增加到0.3时,合金的居里温度由210K升高到262K。合金居里温度的升高是由于掺杂的C原子占据了La(Fe,Si)13相中的间隙位置,使La(Fe,Si)13相晶格膨胀,Fe-Fe原子间铁磁交互作用增强。当C掺杂含量为0.2时,La-Fe-Si-C合金在1273K热处理2h时获得了最佳综合磁热性能,其居里温度(TC)为255K,最大等温磁熵变(ΔSM)为9.45J/(kg·K)(1.5T)。     

La_(0.64)Ca_(0.28)Sr_(0.02)MnO_3材料的磁热性能

用溶胶-凝胶法制备了空位掺杂的La0.64Ca0.28Sr0.02MnO3材料样品,从结构,磁化曲线,磁相变等方面研究分析其具有大磁熵变的原因。在外加磁场1 T时,该样品磁熵变|ΔSM|达到3.01 J/(kg.K),居里温度TC为264 K。该样品低磁场下在室温附近有较强的制冷力,可作为良好的室温磁制冷材料。