低磁场条件下Gd5（Si1-xGex）4（x=0，0.2，0.3）合金磁热效应研究

用高频真空悬浮炉在氩气保护下制备了Gd5（Si1-xGex）4（x=0，0.2，0.3）系列样品，用直接测量方法测定了在永磁体提供的低磁场H=1.3T）条件下样品的磁热效应曲线（△Tad-T）．结果表明，用元素Ge分别替代Gd5Si4合金中的Si原子，不能增强合金的磁热效应，但可在333～300K范围改变材料的居里温度，且磁热效应峰值范围变宽．     

低磁场条件下Mn5(Ge3-xSbx)(x=0、0.1、0.2、3)合金磁热效应研究

用真空高频悬浮炉在高纯氩气保护下制备了Mn5（Ge3-xSbx）（x=0、0.1、0.2、3）合金系列样品,用直接测量方法测定了在永磁体提供的低磁场（H=1.3T）条件下样品的磁热效应曲线（ΔTad-T）,结果表明,用元素Sb替代Mn5Ge3合金中的Ge原子,不能增强合金的磁热效应,但对合金的居里温度有一定影响.     

Estimation on Magnetic Refrigeration Material （Gd1-xREx）5Si4 （RE=Dy, Ho）

A systematic (Gd1-xREx)5Si4 (RE=Dy, Ho) alloys are investigated to estimate their magnetocaloric effect.The Curie points of (Gd1-xREx)Si4 alloys can tunable from 266 K to 336 K when RE=Dy, Ho; x=0～0.35 and 0～0.15, respectively, and decrease nearly linearly with increasing x. These alloys keep orthorhombic structures Ge5Sm4 and exhibit second order transition when they experience in a change magnetic field at about Curie when magnetic field changes 0～2 T. The adiabatic temperatures changes (△Tad) of these alloys at Curie points are larger than 1 K in a field change 0～1.4 T, the curve of △Tad is wide as that of Gd. The relative cooling power is about 0.8～0.9 J/cm3 when field changes 0～2 T, 55% of that of Gd. Comparing with Gd5(Si1-xGex)4, these alloys do not contain expensive element Ge, so that their cost are lower than the former. Because they could work at temperature region 260～340 K due to their Curie points can be tuned, which is an advantage comparing with Gd, these alloys are potential magnetic refrigerants working in a magnetic refrigerator with a low magnetic field at room temperatures.     

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).     

热处理对Gd5Si4Cx组织结构与磁热性能的影响

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=0.35、0.5、0.7)系列合金,随后将合金在钼丝炉进行1300℃,1h热处理.研究了高温热处理对Gd5Si4Cx磁致冷合金组织结构与磁热性能的影响.粉末XRD结果表明,热处理后的Gd5Si4Cx系列合金主相均为正交的Gd5Si4型结构,并含有少量的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=0.35、0.5、0.7)系列合金的居里温度分别为302、294、217K.相对于铸态合金分别下降了5、3、25K.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2.36、1.87、0.72J/(kg·K).相对于铸态合金分别提高了16%、13%、24%.     

La0．7Ce0．3（Fel-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La0．7Ce0．3（Fel-xCox）11．44Si1．56（x=0．04、0．06、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｜ΔSM｜分别为2．44、1．86和1．55J／（kg·K）。     

Tb0.5Dy0.5（Fe1-x）1.91（x=0～0.15）合金的温度性能研究

研究了Mn元素掺杂及热处理工艺对超磁致伸缩材料Tb0.5Dy0.5（Fe1-x）1.91（x=0～0.15）合金温度性能的影响，实验结果表明Mn掺杂对该材料居里温度影响较大，随Mn掺杂量的增加居里温度降低：在无预压应力时，Mn掺杂提高了合金的低温、低场磁致伸缩应变性能；热处理工艺对进一步提高磁致伸缩性能无明显作用。     

非化学计量比Gd5Si2Ge2合金的磁热性能研究

在使用纯度为99．94％（质量分数）的国产稀土金属Gd的基础上，研究了非化学计量比的Gd5Si2Ge2合金的磁热效应。结果表明：适量的非化学计量比可以使合金保持一级磁相变的特征并表现出巨磁热效应，而且还使居里点有所提高。     

C对Gd5SiGe3磁致冷材料组织结构和磁相变的影响

主要研究C对Gd5SiGe3磁致冷合金组织结构与居里温度的影响.使用商业蒸馏Gd为原料,采用非自耗电弧炉熔炼了Gd5SiGe3Cx(x=0、0.1、0.3、1.0)系列合金.粉末XRD结果表明,少量C(x=0.1、0.3)加入合金后,样品主相具有单斜的Gd5Si2Ge2型结构,当x=1.0时,合金中出现了CSi相和GdGe相.采用光学显微镜观察了了合金纵截面的微观形貌,纵截面的柱状晶和晶粒内的线条组织是Gd5SiGe3Cx合金显微组织的两大显著特征.用样品振动磁强计测定了样品在低场下(7960A/m)的M-T曲线,结果表明,Gd5SiGe3Cx系列合金的居里温度随C含量的增加而逐渐降低,x=1.0时居里温度达到最低值108K.     

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.     

放电等离子烧结Gd/Gd5Si2Ge2复合材料磁热效应研究

以高纯钆和Gd5Si2Ge2合金为原料,采用放电等离子烧结技术制备了两组元Gdx(Gd5Si2Ge2)1-x(x=0,0.33,0.5,0.7,1)层状复合磁制冷材料.通过自制的磁热效应测量仪器直接测量了复合材料在外加磁场1.5 T下的磁热效应(ΔTad).随着复合比例的变化,材料的最大绝热温变(ΔTad)从x=0.3时的1.6 K增加到x=0.7时的2.0 K,而最大绝热温变峰的位置从286K变到了293 K.同时,与单组元的Gd5Si2Ge2合金相比,随着钆的含量增加时,复合材料的最大绝热温变峰变宽.当x=0.7时,层状复合磁制冷材料在外加磁场1.5 T下的最大绝热温变(ΔT)在260-310K范围里从1.1 K变到2.0 K,这种材料非常适合作为室温磁制冷材料.     

元素Zr添加对铸态Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金组织与磁致伸缩性能的影响

采用高真空电弧炉制备了Tb0.3Dy0.7Fe1.95-xZrx（x=0、0.03、0.06、0.09）合金,研究了不同Zr含量Tb0.3Dy0.7Fe1.95-xZrx（x=0、0.03、0.06、0.09）合金的晶体结构、微观组织及磁致伸缩性能。结果表明添加Zr后的Tb0.3Dy0.7Fe1.95-xZrx（x=0.03、0.06、0.09）合金基体相仍保持为MgCu2（C15型）立方Laves相结构,Zr添加后取代了Tb0.3Dy0.7Fe1.95合金中的稀土原子Tb、Dy而使晶格常数减小。添加Zr后,初生相ZrFe2的形成使得凝固液体富稀土从而抑制了RFe3有害相的生成,Zr在基体相RFe2中有限固溶而在富稀土相Re中不溶。初生相ZrFe2（C15型）可溶于与自身结构相同的RFe2（C15型）相中形成（Re、Zr）Fe2相。当Zr含量x=0.09时,Zr的溶解过饱和,从而在（Re、Zr）Fe2基体相上析出了富Zr相。Zr的添加量x对磁致伸缩的影响很大,少量Zr的添加对磁致伸缩的提高有利,但当含量x=0.09时,由于富Zr相,富Re相的析出对磁致伸缩的提高不利,但相对于Tb0.3Dy0.7Fe1.95母合金有少量提高。     

Gd5Si2Ge2巨磁熵变合金的粒度效应研究

GdSiGe系合金的发现为磁致冷的常温范围实用化发展提供了可能,但目前其成型方面还有一定的问题.根据合金成型特点,本文研究了磁制冷材料Gd5Si2Ge2合金的颗粒尺寸对其磁热效应的影响,从而为磁制冷材料的加工成型和粒度范围提供了实验依据.结果表明,Gd5Si2Ge2合金的磁热效应在微米级随着粒度的增大而减小.     

RPdAl(R=Gd-Er)的磁性和磁热效应

低温退火的LTM-RPdAl和高温退火的HTM-RPdAl分别具有正交TiNiSi型和六角ZrNiAl型结构.综述了磁场和温度变化对LTM-RPdAl和HTM-RPdAl化合物磁性和磁热效应的影响.实验结果表明,LTM-RPdAl化合物均是反铁磁性的,当R=Gd,Tb,Dy,Ho,Er时,奈尔温度TN分别为31,45,21,10和10 K.对于HTM-RPdA1化合物,当R=Tb,Ho,Er时是反铁磁性的,TN分别为43,12和5K,而当R=Gd,Dy时是铁磁性的,其居里温度分别为Tc=49,25 K.反铁磁RPdAl化合物均呈现磁场诱导的反铁磁-铁磁变磁转变.对HTM-RPdAl(R=Ho,Er)化合物,由于弱的反铁磁耦合,在低磁场下呈现出高的饱和磁化强度,从而产生大的磁热效应,在0～5 T磁场变化下的最大磁熵变值和制冷能力分别高达20.6,24.3 J/kg·K和386,299 J/kg,是优异的低温磁制冷材料.     

具有大磁熵变的Gd基四元合金

研究了以纯度为99.94%的Gd为原料配制的Gd5Si1.9Ge2Sn0.1四元合金的磁热性能.磁性测量表明,该四元合金在260～300K温度区间内,出现了两个居里温度;合金的最大磁熵变为-15.2J·kg-1·K-1(0～5T),并且具有较宽熵变峰值平台.通过合金的粉末衍射曲线对比分析表明,Gd5Si1.9Ge2Sn0.1合金和Gd5Si2Ge2合金具有相同相结构.     

LaFe11.17-xCo0.78Si1.05Bx合金磁热效应的研究

用工业纯原料研究了LaFe11.17-xCo0.78Si1.05Bx(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)合金在室温附近的磁热效应.B元素作为间隙原子进入晶胞,随着B含量的增加,磁相变点从x=0时的277K升高到x=0.3时的289K.同时,磁熵变和直接测量的绝热温变也随着B含量的增加而增大了,在低磁场具有较大的磁热效应.测量表明合金的热滞和磁滞均很小.     

重稀土元素添加对Cu-Zr-Al合金非晶形成和力学性能的调控

稀土元素是改善非晶态合金形成能力和性能的重要添加剂,本文采用铜模吸铸法制备了一系列Cu50-x Zr46Al4REx(RE=Dy,Tb,Gd;x=0,1,2,3,4)非晶态合金,系统地探究了重稀土元素Dy、Tb、Gd添加对Cu-Zr-Al合金非晶形成能力(GFA)和力学性能的影响.实验结果表明加入重稀土元素Dy、Tb、...     

几种磁制冷材料的室温磁热效应

用高频悬浮炉(冷坩埚)熔炼了Gd5Si2Ge2、Gd4Sb1.5Bi1.5、Gd3Al2、Mn5Ge3等金属化合物.在磁场H=1.3T下,用XHY磁热效应测量仪直接测量它们的绝热温变△Tad,得到了这几种材料的居里点,并和金属Gd进行了比较.     

Tb0.4Dy0.6(Fe1-xMnx)1.91(x=0,0.05,0.1 0,0.15)合金的磁致伸缩性能

研究了Mn替代Fe对多晶Tb0.4Dy0.6Fe1.91合金棒材性能的影响.分析了Tb0.4Dy0.6(Fe1-xMnx)1.91(x=0,0.05,0.10,0.15)多晶棒材的结构、晶格常数、居里温度和磁致伸缩性能,发现Mn替代Fe后,样品仍然为MgCu2型Laves相结构.随着Mn含量从0增加到0.15,样品的晶格常数从7.335A增加到7.347A,居里温度从668K降低到526K.Mn原子的替代通过改变材料的交换相互作用、总磁矩和易磁化方向影响材料的磁致伸缩性能.实验结果显示,Tb0.4Dy0.6(Fe1-xMnx)1.91样品在石=0.10时综合性能最好.     

退火温度对Gd2(Co,Al)17合金相组成和热磁特性的影响

用X射线衍射、金相观察、电子探针、透射电镜和磁性测量研究了Gd2Co17-χAlχ（χ≤5）合金的微结构、相组成、相成分和热磁特性。结果表明，在1173和1323K退火的χ≤3的样品和在1323K退火的χ=4的样品近似为单相，2：17主相仅含Gd、Co、Al 3种元素，具有菱方Th2Zn17型结构，少量ζ杂质相是富Gd氧化物、富Co相或ζ-CoAl相；在1173K退火的χ=4的样品含有较多的第二相，它是具有六方CaCu5型结构的1：5相；χ=5的退火样品是三相，主相是1：5相，第二相和第三相分别是2：17相和具有CsCl结构的ζ-CoAl相，提高退火温度，样品的2：17相含量增多，1：5相相应减少；在室温以下，样品（χ≤4）的自发磁化强度随温度降低而减小，在74和65K附近，χ=4的两相样品和单相样品的自发磁化强度M0先后降为零，但χ=5的样品磁距随温度降低而增大。