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文檔簡介
1、MnFe(P1.xAsx)化合物具有巨磁熱效應(yīng)(GMCE)。由于As元素有毒,所以人們做了很多用Si和Ge元素替代As元素的研究工作。MnFeP0.75.xGexSi0.25化合物都具有“初始效應(yīng)”,隨著Ge含量的增加化合物的居里溫度TC增加,熱滯減少。雖然MnFeP0.75-xGexSi0.25化合物在TC附近具有巨磁熱效應(yīng),但是由于化合物存在較大的熱滯,影響了它的實際應(yīng)用。
本文通過添加Ti、Cr元素替代Fe原子和添加
2、間隙元素B來調(diào)節(jié)化合物的熱滯和磁熱性能。添加間隙元素B,研究了MnFeP0.63Ge0.12Si0.25Bx(x=0,0.01,0.02,0.03)化合物的物相與磁熱效應(yīng)(MCE)。結(jié)果表明,MnFeP0.63Ge0.12Si0.25Bx(x=0,0.01,0.02,0.03)化合物主相均為Fe2P型六角晶系結(jié)構(gòu),空間群為P-62m。隨著B含量的增加晶格常數(shù)a增大c減小,晶胞體積V基本保持不變。該化合物隨B含量由0增加到0.03時,TC
3、從300K升到347K,△Thys從20K下降為6K。在0-1.5T外磁場下,隨著B含量的增加化合物的最大磁熵變絕對值△SM分別為14.83、11.41、11.26、11.8J/(kg·K)。MnFe1-xCrxP0.63Ge0.12Si0.25(x=0,0.01,0.02,0.03)化合物仍保持Fe2P型六角結(jié)構(gòu),空間群為P-62m?;衔镏写嬖谥倭康牡诙郲(Mn,F(xiàn)e)3Si相]。該系列化合物具有“初始效應(yīng)”,MnFe(P,Ge
4、,Si)化合物的初始效應(yīng)則與內(nèi)應(yīng)力有著密切的關(guān)系?;衔锏腡C和△Tys隨Cr含量的增加而減小。在外磁場為0-1.5T時化合物△,SM分別為14.8、9.04、5.82和4.06J/(kg·K),大的磁熱效應(yīng)來源于化合物居里溫度附近發(fā)生的一級相變。為了進一步降低化合物的熱滯,研究了Ti替代Fe,對MnFe1-xTixP0.63Ge0.12Si0.25(x=0,0.01,0.02,0.03)化合物的物相結(jié)構(gòu)與磁熱效應(yīng)的影響。結(jié)果表明:化合
5、物的主相均為Fe2P型六角結(jié)構(gòu)。隨著Ti含量的增加,晶格常數(shù)a增大,c略有減小,晶胞體積V基本保持不變,化合物的居里溫度減小。Ti對Fe的替代,對化合物熱滯△Thys的改進不太明顯。在x=0時化合物的TC為305K,當(dāng)外磁場變化為0-1.5T時最大磁熵變?yōu)?4.8J/(kg·K)。
本文采用相同球磨工藝而不同壓力成塊對MnFe(P,Si,Ge)系列化合物的磁熱效應(yīng)進行了分析。壓力成塊時把同一個球磨樣品分成四部分,然后用油壓
6、機在不同壓強下(壓塊時的壓強分別為:一噸以下p<1.32×108Pa,一噸半P=1.97×108Pa,三噸P=3.95×108Pa,四噸P=5.27×108Pa)壓成塊。由于用不同的壓力壓塊時成塊樣品的致密度不同,所以我們期望同一種樣品的致密度不同能夠影響化合物的居里溫度、相變及熱滯等制冷材料的性質(zhì),但是沒有觀察到化合物的居里溫度、相變及熱滯等隨致密度有什么變化。采用了密度泛函理論的第一性原理獲得六角Fe2P結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)。能帶計算表明F
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