La(Fe,Si)13氫化物片狀塊體的高氣壓合成及磁熱效應(yīng)研究.pdf

1、La(Fe,Si)13氫化物被認(rèn)為是最具有應(yīng)用前景的室溫磁制冷工質(zhì)之一，主動磁蓄冷樣機(jī)上使用的理想磁制冷工質(zhì)通常要求為片狀塊體，而對La(Fe,Si)13塊體直接氫化會產(chǎn)生裂紋。本文首先采用電弧熔煉法制備了 La0.5Pr0.5Fe11.4Si1.6，La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2以及 La0.9Ce0.1Fe11.7-xMnxSi1.3合金，再利用自制的高氣壓熱處理裝置，在壓強(qiáng)大于40MPa的高壓氫氣氣氛中燒結(jié)制備

2、了片狀 La(Fe,Si)13氫化物塊體。利用X射線衍射儀(XRD)分析了樣品晶體結(jié)構(gòu)以及相結(jié)構(gòu)；利用掃描電子顯微鏡(SEM)對樣品尺寸分布及外觀形貌進(jìn)行表征；利用超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)對樣品的磁性能進(jìn)行了測量。主要研究了氫壓、燒結(jié)時間、溫度及元素?fù)诫s對片狀La(Fe,Si)13氫化物塊體的晶體結(jié)構(gòu)、相組成、滯后損耗及磁熵變的影響規(guī)律。在滯后基本消除的基礎(chǔ)上，得到了在室溫具有優(yōu)良制冷性能的，可在主動磁蓄冷式冷機(jī)上使用的片狀磁制冷工

3、質(zhì)。
　　通過在壓強(qiáng)為50MPa，溫度為600℃的高壓氫氣氣氛中燒結(jié)，制備了片狀La0.5Pr0.5Fe11.4Si1.6氫化物塊體。高壓氫氣氣氛抑制了燒結(jié)過程中的氫原子的逸出，制備得到的氫化物塊體具有較高的致密度。通過XRD以及對樣品磁性的測量，我們詳細(xì)的研究了片狀La0.5Pr0.5Fe11.4Si1.6氫化物的結(jié)構(gòu)及磁熱效應(yīng)。結(jié)果顯示，高致密度片狀磁制冷工質(zhì)顯示了優(yōu)越的磁制冷性能，在0-2T的外磁場下，其磁熵變ΔSm在330

4、K取得最大值15.5J/kg·K(體積磁熵變?yōu)?06mJ/cm3·K)。
　　通過在壓強(qiáng)為50MPa，溫度為600℃的高壓氫氣氣氛中燒結(jié)，我們制備了片狀La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2氫化物塊體。通過XRD以及對樣品磁性的測量，我們研究了B摻雜對片狀氫化物的結(jié)構(gòu)以及磁熱效應(yīng)的影響。結(jié)果顯示，B摻雜有利于合金在燒結(jié)過程中保持穩(wěn)定的1:13相，同時可以提高氫化物的居里溫度并顯著降低其磁滯。制備得到的高致密度片狀磁制冷

5、工質(zhì)顯示了優(yōu)良的磁制冷性能，在0-5T的外磁場下，其磁熵變ΔSm在340K取得最大值16.2J/kg·K。
　　在壓強(qiáng)為40MPa，溫度為分別為700和500℃的高壓氫氣氣氛下燒結(jié)制備了片狀La0.9Ce0.1Fe11.7-xMnxSi1.3Hy(x=0,0.29,0.35,0.41)氫化物塊體。通過XRD以及對樣品磁性的測量，研究了Mn摻雜以及高溫?zé)Y(jié)對氫化物結(jié)構(gòu)、相組成以及磁熱效應(yīng)的影響。結(jié)果表明，Mn的摻雜有利于抑制α-Fe

6、的析出，并且使得片狀氫化物塊體的居里溫度降低至室溫附近。在0-2T的外磁場下，700℃下制備的片狀La0.9Ce0.1Fe11.35Mn0.35Si1.3氫化物塊體的磁熵變ΔSm在289K達(dá)到最大值4.3J/kg·K。在0-2T和0-5T的磁場下，500℃下制備的片狀La0.9Ce0.1Fe11.35Mn0.35Si1.3氫化物塊體在290K的最大磁熵變ΔSm分別達(dá)到7.5和12.4J/kg·K；在1.5T的磁場下，直徑10mm，厚度為