脈沖磁場測試方法研究過渡金屬基室溫磁制冷材料的磁熱效應(yīng).pdf

1、磁制冷是指利用磁性材料在變化磁場中產(chǎn)生磁熱效應(yīng)來制冷。它與傳統(tǒng)的氣體壓縮制冷相比擁有較明顯的優(yōu)勢,因此隨著人們對保護資源與環(huán)境問題的重視,磁制冷這一技術(shù)憑借其既環(huán)保又節(jié)能的優(yōu)勢成為一項值得研究的制冷技術(shù)。對磁制冷技術(shù)的研究著重體現(xiàn)在對磁制冷材料的開發(fā)與研究,特別是室溫磁制冷材料。
　　MnFeP1?xSix系列合金因具有良好的室溫磁制冷能力,且制備工藝簡單、原料成本低廉、制冷溫區(qū)寬等優(yōu)點呈現(xiàn)良好的應(yīng)用前景。本文通過添加少量B元素來

2、調(diào)節(jié)一級相變材料MnFeP0.56Si0.44Bx(x=0.00,0.01,0.02,0.03和0.04)的居里溫度TC,并系統(tǒng)的研究MnFeP0.56Si0.44Bx系列合金的物相與磁熱性能。研究結(jié)果表明,合金的主相均為Fe2P型六角結(jié)構(gòu),(空間-群為P62m),當B含量為x=0.00-0.02時,合金中存在少量第二相Fe3Si。隨著B含量的增加晶格常數(shù)a有增大的趨勢,晶格常數(shù)c有減小的趨勢,而晶胞體積基本保持不變。利用VSM測量磁性

3、發(fā)現(xiàn),樣品的居里溫度線性增加,分別為274,276,279,347和351 K,還發(fā)現(xiàn)樣品的升溫曲線和降溫曲線不重合,說明樣品合金存在明顯的熱滯(ΔThys)現(xiàn)象,并且隨著B含量的增加,熱滯線性減小。根據(jù)等溫磁化曲線并利用熱力學麥克斯韋方程計算等溫磁熵變(ΔSm),我們發(fā)現(xiàn)隨著B含量的增加,化合物的最大等溫磁熵變在逐漸增加,分別為3.0,4.8,4.3,8.1和10.0 J/kgK。等溫磁熵變半峰寬隨B含量增加而逐漸減小。研究結(jié)果表明,

4、一級相變材料MnFeP0.56Si0.44Bx系列合金具有良好的室溫磁熱效應(yīng)。
　　La(FeSi)13系列化合物憑借其居里溫度可調(diào)至室溫、擁有較大磁熱效應(yīng)、價格低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點有望成為優(yōu)良的磁制冷材料。本文為了提高樣品的居里溫度,用少量的Co元素替代Fe元素,利用真空電弧熔煉法制備了LaFe11.5-xCoxSi1.5(x=0.5,0.6,0.7和0.8)系列合金,然后將樣品封在Ar氣氣氛的石英管內(nèi),在1373 K溫度下退火

5、50 h,最后淬火。X-射線衍射儀在室溫下對粉末樣品的物相分析表明,該系列化合物具有良好的單向性,均為NaZn13型立方結(jié)構(gòu),空間群為(Fm-3c),只有當x=0.6和0.7時,化合物會有少量的a-Fe相。利用VSM測得的磁性測量結(jié)果表明,該系列化合物隨Co含量的增加,居里溫度逐漸升高,具體的分別為246.7,260.0,267.3和280.8 K,不存在熱滯(ΔThys)。根據(jù)等溫磁化曲線并利用熱力學麥克斯韋方程計算等溫磁熵變(ΔSm

6、),研究結(jié)果表明隨著Co含量的增加,化合物的最大等溫磁熵變有降低的趨勢,具體的分別為6.8,5.9,4.8和4.1 J·kg-1·K-1,并且化合物的半峰寬有逐漸增大的趨勢。所以綜合考慮,LaFe11.5-xCoxSi1.5(x=0.5,0.6,0.7和0.8)系列化合物是一種較好的室溫磁制冷候選材料。
　　將制備好的樣品切成直徑為3毫米的圓柱型,放入自制的脈沖強磁場測量儀器中,測出樣品的絕熱磁化曲線,對比振動樣品磁強計測出的同一