La0.85 Ce0.15Fe11.4Si1.6合金磁热效应的间接测量和直接测量

采用X射线衍射和磁性测量等手段研究了金属间化合物La0.85 Ce0.15Fe11.4Si1.6的结构和磁热效应.结果表明,该化合物在211K附近经历了从铁磁到顺磁的二级相变.当外加磁场从OT增加到1.5T时.磁熵变为4.98J/kg·K.通过直接测量的方法得到了La0.85 Ce0.15Fe11.4Si1.6化合物在211K的1.0T～0T退磁场的绝热温变为1.1K.大的熵变值和绝热温变表明La0.85 Ce0.15Fe11.4Si1.6化合物很有潜力作为相应温区的磁制冷材料.     

磁热效应及磁制冷材料的选择依据

从热力学基本理论出发,解释了磁制冷材料的磁热效应,并推导出等温熵变|ΔSm|和绝热温变ΔTad的基本公式,为选择合适的磁制冷材料提供了理论依据.     

粉末冶金法制备La(Fe11.05Co0.85Si1.1)B0.25化合物的磁热效应

用非自耗电弧炉熔炼制备了La(Fe<,11.05>Co<,0.85>Si<,1.1>)B<,0.25>铸锭,并将该铸锭在氩气保护中球磨制粉,采用SPS(放电等离子烧结技术SparkPlasma Sintering)将该粉制成La(Fe<,11.05>Co<,0.85>Si<,1.1>)B<,0.25>合金,在高温(1070℃)下对其进行20 h热处理;空冷之后用XRD及SEM检测了铸锭热处理样品、SPS烧结样品及SPS热处理后样品的相及组织结构,利用VSM和磁热效应直接测量仪测量了这3种状态下合金的等温磁熵变和绝热温变.结果表明,铸锭合金的基相组织结构中晶粒大小规则较均匀,晶界清晰明显,在0～1.5 T的变化磁场下测得其等温磁熵变达到-5.22 J·(kg·K)<'-1>-,绝热温变也达到2.3 K,而采用SPS技术制得的样品的基相组织结构中没有明显晶界且夹杂较多,其等温磁熵变为-3.90 J·(kg·K)<'-1>,绝热温变为1.9 K(0～1.5 T);经过热处理的SPS样品基相组织结构中,有少量晶界形成,但晶粒大小不规则,测得其等温磁熵变为-3.72 J·(kg·K)<'-1>,绝热温变为1.5 K(0～1.5 T);与铸锭相比较,SPS技术制得的合金样品和经过高温热处理之后的SPS样品的绝热温变值和等温熵磁变值均降低,同比之下这两种样品较铸锭样品的居里点和半峰宽却发生了改变,均显著提高;可以看出采用SPS技术制备的室温磁制冷材料La(Fe<,11.05>Co<,0.85>Si<,1.1>)B<,0.25>能够在较宽的温度范围内制冷,但其磁热效应却相对降低.     

热处理对Gd0.99V0.01合金的绝热温变的影响

本文用真空电弧熔炼炉制备Gd0．99V001合金，在不同热处理条件下（900℃、1000℃、1100℃、1200℃，保温2h）进行真空退火处理后，对其绝热温变进行了研究。结果表明热处理温度对样品绝热温变有影响，经1200℃温度退火处理后的合金的最大绝热温变最高，可达2．69K；经退火处理后的合金居理温度比纯Gd略有增加，并随着退火温度的增加而减小；经1200℃温度退火处理后的Gd099V001合金的相对磁制冷能力RCT（T）比纯Gd高，有望成为一种较好的室温低场磁制冷工质。     

LaFe11.2Co0.7Si1.1Bx合金在室温区的大磁热效应

从室温磁制冷目的出发,用工业纯原料制备了具有NaZn13型结构的稀土铁基化合物LaFe11.2Co0.7Si1.1Bx(x=0,0.1,0.2,0.25,0.3,0.4,0.5),并对其磁热效应进行了研究.实验结果表明,LaFe11.2Co0.7Si1.1Bx合金在室温区具有大磁热效应,在x＝0.2时,磁熵变|ΔSm|的峰值位于居里温度TC＝270K处,1.5T外磁场下达到7.3J/kg·K,直接测量绝热温变ΔTad达到2.7K;B元素作为置换原子和间隙原子进入NaZn13相,显著提高了合金的磁熵变和居里温度.     

热压La0.8Ce0.2Fe11.45Mn0.25Si1.3H1.8磁工质的性能研究

采用工业纯原料,利用中频感应炉制备La_0.8Ce_0.2Fe_11.45Mn_0.25Si_1.3铸锭,在高纯氩气保护下退火后淬火。铸锭磨成粉末并装入热压炉模具中热压成型,热压温度选取723 K,873 K,1023 K及1173 K,压力30 MPa,保压时间30 min。热压样品切成薄片并饱和渗氢,测试材料结构、微观组织及磁热性能。实验结果表明,块状样品及热压样品均形成NaZn₁₃结构相。与块状样品相比,热压样品的磁热效应均低于块状样品,但随着热压温度的提高,样品的磁热效应逐渐增大。在1.5 T磁场、1173 K温度下,热压样品性能最高,最大磁熵变ΔS_M为10.87 J/(kg·K),体积熵变为66.80 kJ/(m³·K),最大绝热温变ΔT_ad为2.4 K,能够满足室温磁制冷机的应用。     

热处理工艺对( Mn,Fe)2(P,Si)系列化合物磁性的影响

用机械合金化方法成功制备了Mn1.35Fe0.65 P1-x Six(x=0.56和0.57)化合物,分别采用了两种不同的工艺对化合物进行热处理.用X射线衍射仪、振动样品磁强计和绝热温变测量仪分别对样品的结构、等温磁熵变和绝热温变进行了测量.实验结果表明,经过两种不同热处理工艺处理的化合物都形成了Fe2P型六角结构,空间群为P62m,在经过淬火处理的Mn1..Fe0 eP0..Si0.56化合物中存在少量的(Mn,Fe) 5Si3第二相,空间群为P63/mcm.样品的居里温度都在室温附近,在278 ～296 K之间变化,不同热处理工艺对化合物的居里温度具有一定的影响.经过淬火处理的化合物存在较小的热滞和较大的等温磁熵变,两种化合物的热滞都由自然冷却处理时的5K降低到淬火处理时的3K.当Si的含量分别为0.56和0.57时,与经过自然冷却处理的化合物相比,经过淬火处理的化合物的最大磁熵变分别提升了33％和20％.在经过淬火处理的Mn1.35Fe0.65P0.44Si0.56化合物磁熵变最大,磁熵变的最大值为4.3J·kg-1·K-1.经过自然冷却处理的Mn1.35 Fe0.65P0.44 Si0.56化合物的最大绝热温变为1.2K.低成本的原料、较小的热滞、理想的制冷温区和较大的磁热效应使得Mn1.35 Fe0.65P1-xSix这一系列化合物在室温磁致冷方面有应用前景.     

Gd（0.97-x）Dy_xV_（0.03）-Cu磁制冷材料复合工艺研究

利用导热模型对磁制冷材料与Cu的复合能否提高传热效率进行了可行性分析。采用真空扩散焊接实现了Gd0.97-xDyxV0.03（x=0.0,0.1,0.2,0.3）合金与Cu两种性能差异很大的材料之间的复合连接,其最佳复合工艺参数为：焊接温度610℃,压强为16MPa,保温时间为110min。复合后的磁制冷材料的最大结合强度为24.6Mpa,并且磁制冷材料与Cu界面结合紧密,无缝隙等缺陷,该工艺为复合磁制冷材料制备方法提供了新的工艺方向。     

La0.67Sr0.33Mn0.9Cr0.1O3的巨磁熵效应

通过测量不同温度下的M-T和M-H曲线，对超大磁阻材料La0．67Sr0．33Mn0．9Cr0．1O3的巨磁熵进行了研究，发现伴随铁磁一顺磁相变有一个大的磁熵变化；在337K左右出现了一个磁熵肩峰，并随磁场的增大而愈加明显。由于磁熵肩峰的出现，磁熵变的峰被拉宽，从而有利于采用ERICSSON循环的磁制冷。这个结果表明La0．67Sr0．33Mn0．9Cr0．1O3可以作为磁制冷技术工作物质。     

Cu与Gd5Si3.2Ge0.8合金粉烧结复合的工艺研究

针对室温磁制冷材料Gd5Si3.2Ge0.8的导热性能较差、高硬度和高脆性缺点,将按质量分数配比的Cu粉末和Gd5Si3.2Ge0.8颗粒混合,在真空烧结炉中利用高温扩散使两者紧密结合.试验结果表明,由于Cu具有良好导热性和延展性能,使Gd5Si3.2Ge0.8与Cu的复合材料脆性得到改善.与纯Gd5Si3.2Ge0.8相比,复合材料的绝热温变△Tad稍有下降,但在合理误差范围内,不影响使用.另外,绝热温变△Tad达最大值时所对应的Tc基本上没有偏移.