新型磁制冷材料MnCoGe系列化合物的磁性與磁熱效應(yīng).pdf

1、磁制冷是一種通過材料磁熱效應(yīng)來實現(xiàn)制冷的技術(shù)。其廣泛的應(yīng)用前景、高效率和環(huán)保性能已被引起人們的極大興趣。目前實現(xiàn)磁制冷技術(shù)的核心問題是發(fā)現(xiàn)和研制高效廉價磁工質(zhì)。最近，高溫區(qū)磁制冷材料與技術(shù)有很多突破性進展。MnCoGe系列化合物是近幾年新興的一種很有潛力的磁制冷材料。但對該系列化合物的制備工藝、磁學(xué)性能、磁熱效應(yīng)性能、相變機理等研究還處于初步階段。
　　 本論文的工作是以該材料的磁熱效應(yīng)為研究對象，研究材料成分和制備工藝等條件對

2、該系列化合物晶體結(jié)構(gòu)、物相形成、磁學(xué)性能、磁熱效應(yīng)的影響，意在改進該材料的磁熱效應(yīng)性能和尋找比較理想的磁制冷工質(zhì)。
　　 本論文第一章、第二章、第三章分別介紹了磁制冷材料與技術(shù)研究進展、磁熱效應(yīng)材料熱力學(xué)基礎(chǔ)以及本文工作中所用實驗儀器設(shè)備和實驗方法。在第四章、第五章中分別對MnCo1-xVxGe(x=0.00，0.02，0.04，0.06，0.08，0.10，0.20和0.30)、Mn1-xVxCoGe(x=0.00，0.02，

3、0.05，0.08，0.11，0.14，0.17和0.20)和MnCoGeB0.03化合物的晶體結(jié)構(gòu)、磁學(xué)性能和磁熱效應(yīng)進行了系統(tǒng)的研究。Co晶位上原子性質(zhì)或缺陷等對該系列化合物的性能有非常明顯的影響。本文第四章側(cè)重研究V替代Co效應(yīng)對該化合物性能的影響。隨著V的增加，該系列化合物的居里溫度降低，磁熵變明顯地提高。TC=265附近磁場變化為1.5 T時的最大磁熵變?yōu)?.9J/kgK。該系列化合物的磁性主要來自Mn原子的磁矩，因而在第五章

4、第一節(jié)中報道了V替代Mn原子對該系列化合物性能的影響。隨著V的增加，該系列化合物的居里溫度也是降低的。磁熵變也有明顯的提高，TC=325附近，磁場變化為1.5 T時的最大磁熵變?yōu)?.4J/kgK。在第二節(jié)中研究了熱處理工藝對Mn0.95V0.05CoGe化合物的晶體結(jié)構(gòu)和和磁熱效應(yīng)的影響。結(jié)論表明在1123 K退火處理為5天(120小時)的樣品的磁熱效應(yīng)最理想。第三節(jié)中報道了B原子的添加效應(yīng)對該系列化合物磁學(xué)性能的影響。隨著B含量的增加

5、，該系列化合物的居里溫度沒有太大的變化，但磁熵變的確提高了不少。磁場變化為1.5 T時MnCoGeB0.03最大磁熵變?yōu)?.2 J/kgK。研究發(fā)現(xiàn)MnCoGe系列化合物在較低的磁場下具有較大的磁熱效應(yīng)，并且通過改變V/Co、V/Mn的比例和添加B的含量，可以大幅度的調(diào)整其居里溫度。這些值都優(yōu)于金屬Gd在同樣條件下的磁熵變值。研究表明該系列化合物經(jīng)歷二級相變，而不存在熱滯現(xiàn)象，因而最適合于實現(xiàn)可逆熱循環(huán)。
　　 考慮到該化合物的