La-Fe基NaZn13型化合物的磁场诱导熵变研究

围绕具有一级磁性相变的La-Fe基NaZn13型化合物的磁场诱导熵变研究,从室温磁制冷目的出发讨论了材料研究和熵变机制。La-Fe-Si在190K附近5T磁场下的熵变值可达29J.kg-1.K-1。用少量Co替代Fe,可以获得室温附近5T磁场下熵变为15J.kg-1.K-1的大熵变材料。这类材料中的熵变主要由磁有序熵变和晶格熵变组成。分析了一级磁性相变体系中磁有序熵变和晶格熵变对总熵变的贡献,并发现大的熵变来源于被晶格贡献抵消后的磁有序熵变。     

不同工艺和原料对Mn_(1.2)Fe_(0.8)P_(0.48)Si_(0.52)化合物磁热效应的影响

用不同的工艺和原料制备了3个名义成分相同的Mn1.2Fe0.8P0.48S i0.52化合物。X射线衍射结果表明,3个化合物均为Fe2P型六角结构(空间群为P-62m),并且存在少量的(Fe,Mn)3S i相。通过磁性测量发现,3个样品的居里温度有所不同,但是都在室温附近(270~290 K)。以Fe2P为原料制备的化合物具有较大的磁熵变,在1.5 T的磁场变化下其最大磁熵变为13.6 J.(kg.K)-1。以行星样品球磨机制备的化合物具有较小的热滞,最小热滞为6.7 K。这些表明不同的制备工艺和原料对化合物的居里温度、热滞和磁熵变都具有一定的影响。同时低成本的原料、简单的制备工艺、较小的热滞和较大的磁熵变使得Mn1.2Fe0.8P0.48S i0.52化合物成为一种理想的室温磁致冷候选材料。     

LaFe11.6Si1.4B0.5快淬带的磁相变和磁熵变

通过熔体快淬法制备了具有NaZn13型立方结构的LaFe11.6Si1.4B0.5化合物。与LaFe11.6Si1.4比较,加入B以后的试样中残余α-Fe杂相的含量显著减少。LaFe11.6Si1.4中加入一定量的B后对居里温度TC没有明显改变,化合物仍然保留了在居里温度附近的一级铁磁/顺磁转变和巡游电子变磁转变特征。LaFe11.6Si1.4B0.5化合物具有和LaFe11.6Si1.4化合物接近的巨大磁熵变,但合成时间可以进一步缩短。     

LaFe11.6Si1.4C0.5间隙化合物的磁性、磁相变和磁熵变

使用了约80％的廉价铁原料，制备了LaFe11．6Sil．4C0．5间隙化合物。研究表明：该间隙化合物仍保持了LaFe11．6Sil．4的NaZnl3立方晶体结构，间隙C原子的引入导致晶格膨胀了约0．35％，居里点提高了约50K；同时，仍然保持大的磁熵变，在0-2T磁场变化下，磁熵变达到Gd的2倍以上，大磁熵变源于磁场诱发的巡游电子变磁相变。该间隙化合物具有大磁熵变。     

K+掺杂对钙钛矿氧化物La0.7Sr0.3-xKxMnO3(0.05≤x≤0.3)的结构及磁性的影响

钙钛矿;双交换作用;居里温度;最大磁熵变     

Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5的结构、磁相变与磁熵变

采用粉末XRD和振动样品磁强计研究了Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5合金的结构、磁相变和低场变化下的磁熵变。磁性测量结果表明,Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5合金的磁化强度在居里温度附近发生突变,具有一级相变的典型特征,室温具有Gd5Si2Ge2型单斜结构;合金低场磁热效应非常明显,1.8T磁场变化下,在其居里温度272K附近的最大磁熵变为16.7J.kg-1.K-1。用成本低廉的Sn取代Gd5Si2Ge2中部分Si和Ge后,Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5在低磁场变化下的磁熵变比金属Gd大得多并略高于Gd5Si2Ge2。     

室温以上磁制冷材料La(Fe1-xCox)11.7Al1.3化合物的研究

通过X射线衍射分析和超导量子干涉磁强计（SQUID）磁性测量,研究了Co替代Fe含量对居里温度在室温以上的磁制冷材料La（Fe1-xCox）11.7Al1.3（x=0.072,0.081）磁结构和磁性能的影响。La（Fe1-xCox）11.7Al1.3材料的居里温度随Co的含量增加而增加,La（Fe0.919Co0.081）11.7Al1.3的居里温度为311 K。当外场变化为1.9 T时磁熵变达到3.6 J·kg^-1·K^-1,RCP值为168.6 J·kg^-1,虽然它的磁熵变小于具有巨磁熵变的磁制冷材料,但是它在磁场为1.9 T时的制冷能力与这些材料相当。     

稀土合金Gd5(SixGe1-x)4(0.24＜x≤0.5)的场诱导相变

基于对室温磁致冷材料稀土合金Gd5(SixGe1-x)4(0．24＜x≤0．5)主要实验结果的分析与研究，提出了该系合金场诱导相变的一个理论描述。按照Landau-Devonshire理论和次晶格假设，合理地解释了该系合金的磁行为，并且其数值结果与实验数据较为一致。     

稀土Gd5Ge2(Si2-xAlx)合金系的晶体结构和磁卡效应研究

用磁控电弧炉在氩气气氛下熔炼了Gd5Ge2(Si2-xAlx) (x=0, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0)系样品.X射线粉末衍射分析表明, 样品基本为单相结构, 其晶体对称性不会随Al含量的增加而改变.用振动样品磁强计测量了样品的M-T曲线和不同温度下的M-H曲线.居里温度随Al含量x的增加略有减小, 当 x=0.2时Gd5Ge2(Si2-xAlx)有最大-ΔSM值.退火对样品的居里温度和磁卡效应影响不大, 退火前后的居里温度和磁卡效应基本保持一致.     

快淬法制备La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(11.4)Si_(1.6)合金的磁熵变研究

为了探求La系磁熵变材料的短时退火工艺,利用两种方法制备了磁制冷材料La0.8Ce0.2Fe11.4Si1.6合金,其一为将电弧熔炼合金退火5天(样品A),其二为将合金利用铜模铸造方法得到快淬样品,再退火2 h(样品B)。X射线衍射表明,样品A和B主相为NaZn13相结构。通过对比发现,尽管样品A的最大磁熵变值大于样品B的,但样品B在制冷温区和制冷能力方面优于样品A。因此,快淬加短时间热处理可以大大节省时间和能量,是一种制备La0.8Ce0.2Fe11.4Si1.6磁制冷材料的高效且性能优越的方法。     

(Gd1-xREx)5Si4(RE=Dy, Ho)系列材料磁熵变研究

对 (Gd1-xDyx)5Si4(x=0.1, 0.2, 0.3, 0.35) 和(Gd1-xHox)5Si4(x=0.05, 0.15, 0.25)系列合金的居里温度、磁相变、磁熵变等磁性质进行了研究. 结果发现 该系列合金保持了Gd5Si4的Sm5Ge4正交型晶体结构, 居里温度随着引入的x量的增加而呈近似线性减小趋势;在居里温度附近样品的磁特性符合二级相变规律;通过调节Dy 或Ho的含量调节居里点, 样品中不含贵重元素Ge, 大大降低了成本;在较宽的温度范围和低场下(＜2 T)具有较大的磁熵变值从而使其适合于被制成梯度功能复合材料. 研究表明 (Gd1-xREx)5Si4(RE=Dy, Ho)系列材料有望成为较好的室温低场磁制工质.     

Dy(Co1-xMx)2(M=Al, Si)系列合金的磁熵变研究

利用电弧熔炼的方法制备Dy(Co1-xMx)2(M=Al，si)系列合金；发现用少量的Al或Si替代Co后所形成的系列合金的居里温度都有显著的提高。且随着替代量的增大，样品的相变类型从一级转为二级。文中着重研究了Dy(Co1-xMx)2系列合金的在较低磁场下(1T)的磁熵变，并且讨论了该系列合金具有较大磁熵变的原因以及用少量Al或Si替代Co后对磁熵变的影响，同时对它们的应用前景也进行了探讨分析。     

Gd7Pd3-xFex合金磁性及磁热效应的研究

采用电弧熔炼和高温退火的方法制备了Gd7Pd3-xFex(x=0, 0.2, 0.5, 0.8和1)合金材料,并对该系列合金材料的磁特性及磁热效应进行了研究。X射线粉末衍射研究表明,所有的材料均形成Th7Fe3型结构。并且随着x的增大,晶格常数、居里温度、饱和磁化强度和最大磁熵变均有所降低。相比于Gd7Pd3,掺入Fe元素的材料可以获得更接近室温的居里温度和更宽的工作温区,从而导致了7 T磁场下高达1096 J·kg^-1的相对制冷能力(RCP), Gd7Pd3-xFex有望被用于室温附近的磁制冷。     

Fe/RE多层膜磁性及其变化机制

研究了Ｆｅ／ＲＥ多层膜（Ｆｅ单层厚度〈２．０ｎｍ）沉积态退火过程中（温度≥４７３Ｋ）的结构与磁性，分析了磁性变化的原因。沉积态的Ｆｅ单层由分离的Ｆｅ岛组成，小尺寸的Ｆｅ岛呈超顺磁性导致了整个膜显示顺磁性，退火时Ｆｅ岛合并长大，膜由超顺磁转变为铁磁，同时磁化强度和妖顽力增加。     

磁场对含稀土铝锂合金断裂特征的影响

以含铈铝锂合金为研究对象，研究了磁场对含稀土铝锂合金时效过程的影响，从断裂特征及微观组织两方面分析了磁场作用规律。实验结果表明：未加磁场时，合金的断裂特征以理断裂为主；扁平晶粒厚度不匀，在磁场作用下，此合金的断裂特征与微观组织发生明显改观，随磁感应强度增强，合金主断裂面上准解理断裂特征减弱，同时二次裂纹增多，分层比较升高；扁平晶粒厚度变薄，尺寸趋于均匀。用少体物理理论，探讨了磁场对含稀土合金原子扩散过程的影响，为进一步研究稀土元素在磁场中的行为及其局域效应提供了一定的实验依据。     

关于室温磁制冷材料的评价

如何评价开发的新型材料是否适合在室温磁制冷机中使用，有不同的看法。将最近报道的有影响的磁制冷材料如Gd-Si-Ge系列合金，La-Fe-Si系列合金与金属钆进行对比，说明不能仅仅根据等温磁熵变的数据判断它是否适用于磁制冷机中。应该以金属钆作为室温磁制冷材料的基准材料，全面评定各个新开发的磁制冷材料的绝热温变、使用温度区间、单位体积磁熵变等参数。数据说明，金属钆在综合性能上具有优势，是目前室温磁制冷机主要采用的磁制冷剂。