Mn1.2Fe0.8P0.48Six化合物的结构和磁热效应

对Mn1.2Fe0.8P0.48Si0.52和非化学计量比Mn1.2Fe0.8P0.48Si0.49化合物的物相与磁热效应(MCE)进行了研究。结果表明:两种化合物均为Fe2P型六角结构(空间群为P-62m),化合物中含有少量的(Fe,Mn)3Si第二相。当Si的含量x由0.52降到0.49时,化合物的居里温度由268K升到282K,而Si含量的变化对化合物的热滞没有明显的影响。Mn1.2Fe0.8P0.48Si0.52和Mn1.2Fe0.8P0.48Si0.49化合物在外磁场变化为0~1.5T下的最大磁熵变分别为11.7J/kg·K和9.0J/kg·K。低成本的原料、较大的磁熵变使得Mn1.2Fe0.8P0.48Six化合物成为一种理想的室温磁致冷材料。     

Mn2-xFexP0.51Si0.49化合物的比热容与相变

用差示扫描量热(DSC)法测定过渡金属化合物Mn2-xFexP0.51Si0.49(x=0.8,0.85,0.9,0.95,1.0)的比热容。结果表明,随着Fe含量的增加相变温度TC﹑相变热滞ΔThys增加。x=0.8,0.85,0.9,0.95,1.0对应的相变温度分别为280.1,311.2,316.5,323.6,347.0K,相变热滞分别为27.8,32.5,37.2,34,46.6K。由比热容确定了该系列化合物在相变点附近的最大熵变,其值分别为13.3,13.9,15.3,13.1,15.6J·(mol·K)-1。     

Mn_(1.35)Fe_(0.65)P_(0.45)Si_(0.55)B_x合金的磁热效应

对Mn1.35Fe0.65P0.45Si0.55Bx(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)合金的结构和磁热效应(MCE)进行了研究。XRD分析结果表明:Mn1.35Fe0.65P0.45Si0.55Bx(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)的合金均为Fe2P型六角结构,空间群为P6-2 m,并随着B元素(原子分数)的增加,晶格常数a增大,c/a减小,晶胞体积V略有减小。磁性测量表明:随着B元素(原子分数)的增加,Curie温度(Tc)从228K升高到315K,热滞(ΔThys)变化不大。0~1.5T外磁场下最大磁熵变(-ΔSmax M)下降,分别为3.6,2.5,2.0,1.7,1.9J/(kg·K)。     

Cu添加对La0.7Ce0.3Fe11.54-xCuxMn0.16Si1.3合金及其氢化物磁性能的影响

La(Fe, Si)₁₃系合金是具有一级相变大磁热效应的磁制冷合金,被认为是极具应用前景的磁热效应材料之一。本文采用高频感应悬浮炉制备了添加不同Cu元素比例的La_0.7Ce_0.3Fe_11.54-xCu_xMn_0.16Si_1.3(x=0, 0.05, 0.1, 0.15)合金。并利用粉末XRD衍射仪,扫描电镜(SEM)对合金的相组成、微观组织结构进行了研究,采用多功能振动样品磁强计VersaLab对合金的磁性能进行了分析。添加Cu元素后,合金的居里温度提高,但氢化后添加Cu的合金居里温度反而偏低。随着Cu元素提高磁热性能下降,但La_0.7Ce_0.3Fe_11.44Cu_0.1Mn_0.16Si_1.3H_1.68合金的最大等温磁熵变仍高达8.5 J/kg.K(0 ~ 2 T),相对制冷能力RCP提高(118 J/kg),磁滞明显降低。     

Gd99.75Fe0.25合金的大磁热效应及应用特性研究

采用X射线衍射、物理性能测试系统、显微硬度计及电化学工作站研究了经氩弧熔炼、1123K均匀化热处理168h的Gd99.75Fe0.25合金的磁热效应及应用特性。结果表明:Gd99.75Fe0.25合金仍保持纯Gd的六方晶体结构;Gd99.75Fe0.25合金的居里温度为294K,且在居里点附近发生铁磁到顺磁的二级相变,2和5T外场下的最大磁熵变分别为4.99和9.37J·kg-1·K-1,均大于纯Gd;Gd99.75Fe0.25合金的显微硬度(HV0.2)590MPa,与纯Gd相当,但少量Fe的掺杂提高了Gd的耐蚀性。含少量Fe的Gd99.75Fe0.25合金具有大的磁热效应及良好的应用特性,是一种有很大应用潜力的室温磁致冷材料。     

复合粘结La0.8Ce0.2Fe11.7- x Mn x Si1.3H1.8 磁工质的磁性能

采用中频感应炉制备La_0.8Ce_0.2Fe_11.7-xMn_xSi_1.3母合金并退火,将合金饱和氢化后破碎成粉末。通过环氧树脂粘结,将居里温度T_C间隔为5 K的多种La_0.8Ce_0.2Fe_11.7-xMn_xSi_1.3H_1.8（x=0.23,0.26,0.29,0.32,质量分数,%）合金粉末进行混合粘结,提高合金的磁熵半峰宽。用VersaLab和绝热温变直接测量仪测试粘结样品的磁性能。结果表明,与单一成分粘结样品相比,混合粘结样品的最大等温磁熵变有所降低,磁熵半峰宽以及相对制冷能力有所提高。含4种成分的混合粘结样品的相对制冷能力可以达到139.2 J/kg。     

Co1.2Mn0.8B化合物的磁性能与磁热效应

采用球磨和固相烧结相结合的方法制备了Co_(1.2)Mn_(0.8)B化合物,并对其晶体结构、磁性能和磁热效应进行了研究。结果表明,Co_(1.2)Mn_(0.8)B化合物的物相为Co_2B单相结构,具有CuAl2型体心正方晶体结构,空间群为I14/mcm;在居里温度TC=175 K附近,化合物发生了铁磁(FM)-顺磁(PM)二级磁相转变,热滞为0.7 K;Co_(1.2)Mn_(0.8)B化合物在外磁场0～5 T变化下的最大磁熵变ΔSM为1.17 J·(kg·K)~(-1),其对应的温度不随外场的变化而变化。     

Mn1.25Fe0.75P1-xSix系列合金物相形成与磁热效应

研究了Mn1.25Fe0.75P1-xSix(x=0.50,0.52,0.54,0.56,0.58,0.60)合金的物相、热滞及磁热效应。通过XRD分析表明,合金主相均为Fe2P六角结构(空间群为P 6 2m)。在不同Si含量时,合金中存在FeSi型或Fe3Si型第二相。通过调节Si和P含量的比率,合金的居里温度随Si含量的增加成线性增加,从240 K到313 K。而合金的热滞在逐渐减小。当Si含量为0.58时,在外磁场变化为0~1.5 T下合金的最大等温磁熵变为8.6 J/kg·K。     

高压烧结时间及颗粒尺寸对片状LaFe11.44Si1.56氢化物块体结构及磁热效应的影响

La(Fe,Si)_(13)氢化物目前被认为是最具有应用前景的室温磁制冷材料之一,对于主动式磁蓄冷制冷机而言,理想的磁制冷工质为平行排列的片状块体。本工作在压强高达40 MPa的高压氢气气氛下烧结制备了不同颗粒尺寸的厚度为0.8 mm的片状LaFe_(11.44)Si_(1.56)氢化物块体,研究了颗粒尺寸及高压烧结时间对氢化物块体的结构及磁热效应的影响。结果表明,和母合金相比,烧结样品的α-Fe含量有明显增加,而烧结时间和颗粒尺寸对α-Fe析出没有显著影响。烧结样品的居里温度在室温以上,并且随着颗粒尺寸和烧结时间的增加而稍有增加。同时,与母合金相比,烧结块体中的磁滞显著降低,这可以归因于较小的颗粒尺寸和样品中存在大量的微观孔洞,降低了相变过程中的内应力。与颗粒尺寸为110～150μm的样品相比,颗粒尺寸小于40μm的片状块体在磁熵变几乎保持不变的基础上,磁滞显著降低35%。在0～1.5 T的外磁场下其磁熵变和体积磁熵变在345 K达到最大值8.5 J/(kg·K)和53 mJ/(cm~3·K)。     

MnFeP_(0.63)Ge(0.12)Si_(0.25)B_x(x=0,0.01,0.02,0.03)化合物的磁热效应

对MnFeP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)B_x(x=0,0.01,0.02,0.03,原子分数)化合物的结构和磁热效应(MCE)进行了研究.XRD分析结果表明:MnFeP_(0.63)Ge_(0.12)Si_(0.25)B_x(x=0,0.01,0.02,0.03)的主相均为Fe_2P型六角结构,空间群为P62m.随着B含量的增加晶格常数a增大c减小,晶胞体积基本保持不变.磁性测量表明:随着B含量由0增加到0.03时,Curie温度(T_C)从300 K升到347 K,热滞分别为20,17,11和6 K.0-1.5 T外磁场下最大磁熵变△S_M分别为14.83,11.41,11.26和11.8 J/(kg·K).     

LaY0.1Fe11.4T0.1Si1.5（T=Cr,Mn,Fe,Co,Ni）合金的磁热效应

用电弧熔炼法制备了LaY0.1Fe11.4T0.1Si1.5(T=Cr,Mn,Fe,Co,Ni)系列合金。室温XRD分析与SEM成分分析表明,该系列合金中除存在一个明显的杂相峰(富La相,P4/nmm)和α-Fe相外,主相为NaZn13型立方相。除T=Cr外,Fe位原子替代使合金的晶格常数随着替代原子T的原子半径的减小而减小。磁性测量表明,该系列合金除T=Mn以外,随着替代原子T的原子半径减小,合金的居里温度(TC)有增加的趋势。在外磁场变化ΔB=1.5T时,利用Maxwell方程计算得出,该系列合金磁熵变最大值分别为5.1,13.0,20.7,12.7和7.4J·kg-1·K-1。由此可以看出,T=Fe时合金的磁熵变最大值最大,且该系列合金的磁熵变峰值随着外磁场增加向高温区不对称展宽;TC以上磁场引起的变磁转变是磁熵变峰值不对称展宽的原因。     

加工对吸氢La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2合金磁热稳定性的影响研究

采用工业原料和感应熔炼法制备出La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2板锭,通过高温短时退火获得NaZn13型主相合金,进行氢化处理并研究了合金颗粒尺寸对吸氢处理后La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2氢化物磁热性能的影响。外形尺寸3-5 cm的大尺寸样品在吸氢后出现严重粉化,呈层片状剥离的破碎状态,但心部仍保持完整块状。外形尺寸小于1 cm的小尺寸样品吸氢后形状保持完好。La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2合金存在吸氢粉化临界尺寸。采用外形尺寸小于1 cm的样品吸氢能够防止合金氢化粉化现象发生,有利于铸造样品直接吸氢获得一定尺寸和几何形状的块状La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2Hx样品。     

高温热压法制备La(Fe, Si)13Hy系磁制冷材料的磁热性能研究

La(Fe, Si)₁₃H_Y系合金是一种极具发展潜力的室温磁制冷材料,但该材料易粉化,如何成型并保持大磁热效应成为了亟需解决的问题。本文采用中频感应炉熔炼La_0.8Ce_0.2Fe_11.51Mn_0.19Si_1.3母合金并退火,之后制备成粉末。合金粉末在650 ℃, 850 ℃和1050 ℃不同温度下热压成型,将热压块体合金加工成薄片后进行饱和氢化。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、VersLab对样品的相组成、微观结构、磁热性能进行了研究。在1050 ℃下热压样品的孔隙率最低,最大体积磁熵变最高,达到了144.7 mJ/cm^₃?K。1050 ℃热压样品氢化后居里温度提高至室温附近,仍保持了一级磁相变的大磁热效应,且没有裂痕产生,保持了完整性。     

Fe85Zr10B5三元非晶合金的非晶形成能力及磁热性能

采用单辊甩带法成功制备了Fe₈₅Zr₁₀B₅非晶合金,并对其非晶形成能力、磁性能和磁热效应进行了研究。结果表明：Fe₈₅Zr₁₀B₅非晶合金具有较大的过冷液相区宽度、γ参数和临界截面厚度,表明其优异的抗晶化热稳定性和非晶形成能力。Fe₈₅Zr₁₀B₅非晶合金在325 K的居里温度(T_c)下表现出3.26 J/(kg·K)的磁熵变峰值(-ΔS_m^peak),高于其他T_c相近的Fe基非晶合金。Arrott曲线和-ΔS_m^peak∝H^0.74的线性关系表明了Fe₈₅Zr₁₀B₅非晶合金典型的二级磁相变行为,这使该合金具有超宽的工作温度区间和较大的磁制冷能力(约546.4 J/kg)。F...     

时效对Mn70Fe25Cu5合金组织和磁诱发应变性能的影响

采用XRD、显微观察、差示扫描量热法、标准电阻应变计法等,研究了时效处理对Mn70Fe25Cu5合金组织和磁诱发应变的影响。结果表明,在450℃时效时,合金结构和磁诱发应变性能发生轻微变化。当时效温度达到500℃,合金中会析出大量α-Mn相,α相会使得磁诱发应变性能降低。     

掺杂Sn对(La, Ce)(Fe, Al, Si)13 合金磁热效应和相变性质的影响

研究了磁制冷材料La_0.75Ce_0.25Fe_11.5-xAl_0.2Si_1.3Sn_x(x=0,0.05,0.1,0.2)的磁热效应和相变性质。X射线衍射结果表明,随着Sn掺杂浓度的增加,主相1:13相减少,α-Fe和LaFeSi相增加。引入密度泛函理论,结合实验结果得出,增加Sn掺杂浓度能够增大晶格常数,并增强相邻原子之间的交换相互作用,从而提高居里温度。当磁场变化为2 T时,体系中最大磁熵变为13.59 J·kg^-1·K^-1,其相对制冷能力为154 J/kg,具有成为磁制冷材料的潜力。通过Banerjee准则和等温熵变的场相关指数n确定当Sn掺杂浓度为0.05%(质量分数)时,合金由一级相变转变为二级相变。合金的相变行为对Sn含量非常敏感,可以通过调节Sn掺杂浓度,实现多级串联制冷。     

氮原子对LaFe11.58Si1.42化合物的晶体结构和磁热效应的影响

在充有高纯氮气的石英管中对具有NaZn13型相结构的LaFe11.58Si1.42化合物进行了氮化处理,并对氮化样品的晶体结构和磁热效应做了系统研究。结果表明,对LaFe11.58Si1.42样品进行氮化处理时,压强是一个非常重要的参数。在氮化压强较低的条件下,可以通过提高氮化温度使样品氮化效果明显。间隙原子氮的进入导致样品晶胞体积膨胀,居里温度升高。样品的Arrott曲线表明,磁转变由一级相变逐渐变为二级相变。吸氮使样品的磁熵变减小。     

化合物TbMn6Sn6的磁性和磁相变

采用分子场理论模型对稀土-过渡族金属间化合物的磁性、自旋重取向相变和场诱导的一级磁相变进行了研究.从理论上计算了TbMn6Sn6的易磁化方向随温度的变化以及不同温度时的磁化曲线,描述了自旋重取向相变和场诱导的一级磁相变.基于单离子模型计算了Tb离子和化合物的一阶和二阶磁晶各向异性常数及其随温度的变化,得到了和实验数据基本一致的结果.结果表明:Mn次晶格和Tb次晶格磁晶各向异性能之间的相互竞争是导致自旋重取向相变的物理机制,而稀土离子的四阶晶场项对场诱导的一级磁相变产生很大的影响.     

球磨制备的La(Fe1-xCox)11.2Si1.8化合物的相形成和磁热效应

将LaSi母合金和元素粉末混合,利用球磨工艺制备了La(Fe1-xCox)11.2Si1.8 (x = 0, 0.02, 0.04, 0.06)样品。在1423K的温度下烧结30分钟,然后放入水中快速冷却,就可以获得几乎为NaZn13型结构的单相化合物。磁性质的研究表明,样品的居里温度随着Co含量从x=0到x=0.06而提高,但是磁熵变减小。在0-1.5T的外加磁场下,LaFe11.2Si1.8合金在其居里温度附近的最大磁熵变达到的6.5 J/kg,而x=0.06的样品的最大磁熵变约为2.1 J/kg K。另外,球磨制备的样品还呈现了二级磁相变的特点,这对于磁热效应的应用非常有意义。     

添加B对LaFe11.5Si1.5快淬带残余α-Fe相以及磁热效应的影响

通过微观分析研究添加B对LaFe_(11.5)Si_(1.5)快淬带中α-Fe杂相的影响,并探讨LaFe_(11.5)Si_(1.5)B_x (x=0.5,0.7,1.0)化合物的磁相变和磁热效应.与LaFe_(11.5)Si_(1.5)比较, 加入B后快淬薄带的显微组织显著细化, 在较高B含量的快淬薄带中还得到了非晶态结构.经1000 ℃回火2～10 h后,快淬试样均结晶为立方NaZn_(13)型的La(Fe,Si)_(13)化合物结构.含B快淬薄带经过较短时间的热处理就能得到单相结构,而且残留的α-Fe含量显著降低.磁性能测试表明,随着B含量的增大,LaFe_(11.5)Si_(1.5)B_x (x=0.5,0.7,1.0)化合物的居里温度略有升高;当B含量较低时,化合物具有一级磁相变特征并表现出与LaFe_(11.5)Si_(1.5)化合物相同的巨大磁热效应.