Mn2-xFexP1-yGey(x=0.8、0.9,y=0.2、0.24、0.26)磁制冷材料的制备工艺及磁热性能研究

利用机械合金化和放电等离子烧结技术制备了Mn2-xFexP1-yGey(x=0.8、0.9,y=0.2、0.24、0.26)磁制冷材料。采用XRD、中子衍射及SEM分析手段,系统研究了该系列材料的成相与球磨时间、烧结温度、烧结压力和保温时间的关系。分析了烧结样品的相结构和显微组织,发现随着烧结温度的升高杂质相逐渐减少,形成了稳定的该系列磁制冷材料的制备工艺。对不同组份Mn2-xFexP1-yGey合金的相变过程和磁热性能进行了分析,其中Mn1.2Fe0.8P0.74Ge0.26的居里温度为277.4K接近于室温区间,滞后为3K、熵变为21.5J/(kg8 136A6 3 1K),是一种较理想的磁制冷工质材料。     

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。     

Mn2-xFexP1-yGey（x=0.8、0.9,y=0.2、0.24、0.26）磁制冷材料的制备工艺及磁热性能研究

利用机械合金化和放电等离子烧结技术制备了Mn2-x Fex P1-y Gey(x=0.8、0.9,y=0.2、0.24、0.26)磁制冷材料。采用XRD、中子衍射及SEM分析手段,系统研究了该系列材料的成相与球磨时间、烧结温度、烧结压力和保温时间的关系。分析了烧结样品的相结构和显微组织,发现随着烧结温度的升高杂质相逐渐减少,形成了稳定的该系列磁制冷材料的制备工艺。对不同组分Mn2-x Fex P1-y Gey合金的相变过程和磁热性能进行了分析,其中Mn1.2Fe0.8P0.74Ge0.26的居里温度为277.4K接近于室温区间,滞后为3K、熵变为21.5J/(kg·K),是一种较理想的磁制冷工质材料。     

铈元素的添加对金属间化合物La0.8Ce0.2Fe13-xSix（x=1.6，1.4，1.2）的晶体结构、巡游电子转变特性和等温磁熵变的影响

定性地说明了在金属间化合物La0.8Ce0.2Fe11.4Si1.6中用少量Ce代替La，可以增加合金体系ac/b^2的值和临界磁场Bc（T），降低合金体系顺磁态和铁磁态间的能垒，增强IEMT特性，并使该化合物在居里温度处低磁场下的磁化系数发生了剧烈的变化。上述原因使化合物La0.8Ce0.2Fe11.4Si1.6在居里温度附近获得了巨大的等温磁熵变。此化合物在1T的低磁场下居里温度Tc～186K附近的最大等温磁熵变为74．79J（kg·K）。     

吸放氢处理对La_(0.6)Pr_(0.4)Fe_(11.4)Si_(1.6)B_(0.2)合金磁热效应的影响

使用工业纯度原材料制备出La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2合金,用XRD和VSM分析了合金的析出相、居里温度和磁热性能,研究了吸氢放氢处理对合金磁热性能的影响。结果表明:退火合金经0.13和0.2 MPa吸氢处理后居里温度分别达到320和321 K,吸氢压力高的样品放氢困难;经0.13 MPa吸氢样品在473 K放氢后居里温度降低到室温范围。放氢导致氢化物最大磁熵变降低和相对制冷能力RCP的提高。     

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。     

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)。     

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)。     

Cu掺杂对Mn_(1.28)Fe_(0.67)P_(0.48)Si_(0.52)化合物力学性能及磁性能的影响

在氩气保护下用高能球磨机械合金化和固相粉末烧结法制备了系列化合物Mn_(1.28)Fe_(0.67)P_(0.48)Si_(0.52)(x=0,0.5,0.10,0.15,0.20)。通过X射线衍射、同步辐射X射线吸收光谱和磁性测量研究了该化合物的物相结构与磁性能。Mn_(1.28)Fe_(0.67)P_(0.48)Si_(0.52)系列化合物为Fe2P型六角结构,空间群为P-62m。该系列化合物随着Cu掺杂含量的增加晶胞沿a,b方向收缩,沿c方向膨胀的趋势,但是晶胞体积无明显变化。同步辐射X射线吸收光谱分析结果表明,该系列化合物中Cu原子在3f晶位替代部分Fe原子。居里温度在x=0,0.05,0.10时变化不大,分别为255,242及257K;相转变速率随Cu含量的增加而变小。但在x=0.15时居里温度明显降至182K;相转变速率也回升,并在20K以内完成转变。在0~1.5T外加磁场变化下,最大磁熵变为11.1J/(kg·K)。力学性能随着Cu掺杂含量的增加而有显著提高,抗压强度从无掺杂时的P=53.64 MPa到x=0.20时P=136.65 MPa,增加率达到154%。     

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.     

Pr2AlFe16-xMnx化合物的反常热膨胀及磁性

通过X射线衍射及磁测量实验研究了Pr2AlFe16-xMnx化合物的结构与磁性,结果表明Pr2AlFe16-xMnx化合物具有Th2Zn17型结构;随着锰替代量的增加,化合物的单胞体积呈现先小后大的非线性增加,分析表明该类化合物在其磁相变点附近存在较大的正的本征磁致伸缩现象.进一步对Pr2A-1Fe13Mn3化合物进行的变温X射线衍射研究表明,该化合物在其居里点附近(180～198K)存在负热膨胀现象,其热膨胀系数为-3.6×10-4/K.磁性测量表明随着锰含量的增加Pr2A-lFe16-xMNX化合物的居里温度及自发磁化强度都急剧下降,对这些现象进行了解释.     

宽温域Mn基反钙钛矿复合磁制冷材料的设计和制备

采用固相合成法高温烧结Mn3SnC和Mn3CuN两种化合物制备出相变温区连续变化的Mn3Sn1-xCuxC1-cNx系列化合物,再将不同相变温区的Mn3Sn1-xCuxC1-xNx化合物进行物理混合制备出反钙钛矿复合磁制冷材料.这种磁制冷材料在室温附近具有"平台"状的磁熵变-温度曲线,与Mn3SnC单体材料相比其磁制冷...     

Er2-xRxFe17(R=Pr,Ce)化合物的结构与磁熵变研究

在氩保护气氛中用熔炼法制备了Er2-xRxFe17(R=Pr,Ce)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和磁熵变.结果表明,轻稀土Pr和Ce的掺入没有明显改变Er2Fe17化合物的相结构,但改变了Er次晶格与Fe次晶格之间的耦合系数,使仍为六方Th2Ni17型结构的Er2-xRxFe17化合物的居里温度可通过成分微调使其处在室温附近,Er2-xRxFe17化合物的λ形(-△SM)-T曲线表明其在居里点附近发生的相变属于二级相变,Er2-xRxFe17化合物有较大的磁熵变,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.     

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.     

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.     

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.     

具有一级相变的CoCr2O4纳米颗粒体系的磁卡效应

报道了CoCr2O4纳米颗粒体系的磁卡效应.该体系在其居里温度附近磁化强度有一个突然的下降(△T≈4 K),预示可能存在一级磁相变.低场(1 T)测量得到该材料的磁熵变为0.43 J/K·kg.Arrott曲线证明,在居里温度附近存在一级磁相变.     

Nd2AlFe12Mn4化合物的本征磁致伸缩

通过X射线衍射及磁测量手段研究了Nd2AlFe12Mn4化合物的热膨胀性质及本征磁致伸缩性质.研究结果表明Nd2AlFe12Mn4化合物在103～654K的温度范围内具有菱方相的Th2Zn17型结构.在183～244K的温度范围内具有负热膨胀性质,其平均热膨胀系数α=-9.01×10-5/K.对本征磁致伸缩的研究结果表明Nd2AlFe12Mn4化合物中存在着较强的各向异性的本征磁致伸缩,103K时其本征体磁致伸缩约为9.3×10-3.磁测量研究结果表明Nd2AlFe12Mn4化合物的居里温度约为210K,比其母合金Nd2AlFe16低约260K,分析认为这是3d次晶格中Mn磁矩与Fe磁矩反铁磁耦合的结果.     

Sr_(2-x)Ga_xFeMoO_6的磁学性能研究

采用固相反应法成功制备了双钙钛矿化合物Sr_(2-x)Ga_xFeMoO_6(x=0.00,0.03,0.05)。样品的X射线衍射图谱表明所有样品均为四方相结构,空间群为I4/m。通过样品的场冷曲线求得样品的居里温度分别为370、355、338 K。样品的低温磁化强度测量结果表明只需要很小的磁场就能使样品达到饱和状态。随着掺杂量的增加,样品的磁转变区间被扩宽。x=0.00样品的磁熵变最大值出现在居里温度附近,2.5T磁场下,最大磁熵变值为0.59 J/kg·K,相对制冷功率为68.88 J/kg。     

振动球磨制备的LaFe11.44Si1.56化合物的结构和磁性

利用振动球磨工艺制备了LaFe11.44Si1.56化合物,结果表明,在1100℃仅需要热处理30min,该化合物就能形成NaZn13型立方晶体结构;与电弧熔炼工艺制备的试样相比较,振动球磨工艺制备的试样的居里温度提高了15K,但最大磁熵变有所减小。因此,利用振动球磨工艺合成La(Fe,Si)13化合物有进一步研究的价值。