新型室溫磁制冷材料Ni-Mn-Sn馬氏體相變及磁熱效應的研究.pdf

1、探索新型室溫磁制冷材料是當代科學研究的熱點課題之一?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的室溫巨磁熱效應材料是具有高磁化強度的一級相變材料。但是一級相變的過程中存在著熱滯的現(xiàn)象，并且所需要的單質存在著價格昂貴、有毒等缺點，在此基礎上，本論文選擇了價格合理、無毒和對環(huán)境沒有污染、制備工藝簡單的Ni，Mn，Sn，單質作為原料制備新的哈斯勒合金，同時哈斯勒合金在相變的過程中存在著豐富奇特的物理現(xiàn)象，所以本文以哈斯勒合金作為研究對象，對合金的結構相變的熱力學問題、反磁熱效

2、應以及磁熱效應進行了深入的研究和探討。并用一些替代元素來替代其中的某一元素，使其各種性能有所改變，特別是居里溫度、磁化強度和磁熵變。
　　 本文中采用真空電弧熔煉法和高溫退火法制備了四元哈斯勒合金Ni50-xCuxMn36Sn14(x=0,2，4，6)、和Ni50Mn37-xCuxSn13(X=0,3，5，7)的化合物。用X-射線衍射和磁性測量研究了合金的結構相變和磁熱效應。對于Ni50-xCuxMn36Sn14(x=0,2，4

3、，6)這系列合金，X-射線衍射結果表明，用部分Cu元素替代Ni，沒有改變三元哈斯勒合金Ni-Mn-Sn原有的晶體結構，只是晶格常數(shù)有減小的趨勢，晶胞的體積沒有發(fā)生太大的變化。M-T曲線分析結果表明，該系合金的結構相變是一級相變，居里溫度相變是二級相變。該系列哈斯勒合金樣品在奧氏體相的鐵磁交換作用增強，導致居里溫度升高，而結構相變溫度降低；并且隨著Cu含量的增加，該系列合金在低溫下的結構相變消失。此外，通過麥克斯韋關系計算了該系列合金的磁

4、熵變△SM，在磁場改變?yōu)?-1.5T的情況下，獲得了Ni46Cu4Mn36Sn14樣品在330K附近的最大磁熵變△SM約為2.0J/kgK。對于Ni50Mn37-xCuxSn13(x=0,3，5，7)系列化合物，通過結構的測量，可得出當Cu的含量不大于3時，X射線的衍射峰開始有劈裂現(xiàn)象，但不是所有的都劈裂，說明在室溫下該系列合金的馬氏體相和奧氏體相是共存的。但Cu含量大于3時，室溫下就不在存在馬氏體。通過結構測量還可以知道用Cu替代Mn

5、以后晶格常數(shù)有減小的趨勢，晶胞體積也是減小的；通過對樣品的M-T曲線的分析發(fā)現(xiàn)，隨著Cu含量的增加，結構相變溫度有所降低，當Cu的含量變化不大時，居里溫度幾乎沒有變化，當Cu的含量變化很大時居里溫度是降低的；通過麥克斯韋關系和所測得的M-B曲線，得出了該系列合金在0-1.5T變化的外磁場下的磁熵變，從圖中可以清楚的發(fā)現(xiàn)當Cu的含量為5時，不但在居里溫度附近的磁熵變最大，最大值為1.2J/kgK，而且得出來在結構相變溫度附近的正磁熵變也是