NaZn-,13-型(LaR)(Fe，T，Si)-,13-系列合金的磁性和磁熱效應(yīng).pdf

1、NaZn13型立方結(jié)構(gòu)的La(Fe，Si)13系列合金由于具有大磁熱效應(yīng)，且價(jià)格低廉、環(huán)境友好，有望成為優(yōu)良磁制冷材料。本文通過La位及Fe位原子替代等方法系統(tǒng)地研究了(LaR)(Fe，T，Si)13系列合金的結(jié)構(gòu)、磁性和磁熱效應(yīng)。以廉價(jià)、低純度原材料，使用熔煉法制備了La1.1-xPrxFe11.5Si1.5(x=0，0.1，0.2，0.4，0.5，0.6)，La0.5Pr0.5Fe11.5-xCoxSi1.5(x=0，0.1，0.2

2、，0.3，0.4，0.5，0.6)和LaY0.1Fe11.4T0.1Si1.5(T=Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni)等系列合金，利用X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)成份分析和磁性測(cè)量等手段分別研究了合金的結(jié)構(gòu)、磁性和磁熱效應(yīng)。研究結(jié)果表明： La1.1-xPrxFe11.5Si1.5(x=0，0.1，0.2，0.4，0.5，0.6)系列合金的晶格常數(shù)隨著Pr含量的增加而逐漸減小。居里溫度隨著Pr含量的增加分別從1

3、92K(x=0)降低到170(x=0.6)。在外加磁場(chǎng)變化為0-1.5 T時(shí)，等溫磁熵變的最大值分別從17.57 J/kgK(x=0)逐漸升高到52.04 J/kgK(x=0.5)，Pr含量較低時(shí)(x≤0.5)，即合金在居里溫度(TC)以上存在比較明顯的場(chǎng)致變磁轉(zhuǎn)變特性。隨著Pr含量增加到0.6時(shí)，場(chǎng)致變磁轉(zhuǎn)變特性明顯減弱。 XRD分析與SEM成份分析表明La0.6Pr0.5Fe11.5Fe11.5-xCoxSi1.5(x=0

4、，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5和0.6)系列合金中除含有少量富鑭相(P4/nmm)和α-Fe相外，均由NaZn13型立方結(jié)構(gòu)單相組成，晶格常數(shù)隨著Co含量的增加減小。磁性測(cè)量表明該系列合金的Tc隨著Co含量的增加呈線性增加，當(dāng)x=0.6時(shí)，Tc達(dá)264 K。樣品的升、降溫磁化曲線隨著Co含量的增加逐漸重合，即表明該系列樣品的熱滯隨著Co含量的增加而減??；利用Maxwell關(guān)系計(jì)算得出在x=0時(shí)，樣品在△B=1.5 T的外磁場(chǎng)下

5、-△Sm達(dá)到38.4 J/kgK。大的磁熵變來源于外磁場(chǎng)引起的一級(jí)相變，隨著Co含量的增加-△Sm線性減小，這是由于Cb含量的增加使樣品的磁相變出現(xiàn)由一級(jí)相變向二級(jí)相變轉(zhuǎn)變。 室溫XRD分析與SEM成份分析表明LaY0.1Fe11.4T0.1Si1.5(T=Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni)系列合金中除含有少量富鑭相(P4/nmm)和α-Fe相外，均由NaZn13型立方結(jié)構(gòu)單相組成，F(xiàn)e位原子替代使合金的晶格常數(shù)隨著替代原子T的原子

6、半徑的減小而減小除T=Cr外。磁性測(cè)量表明該系列合金除T=Mn以外，隨著替代原子T的原子半徑減小，合金的居里溫度(TC)有增加的趨勢(shì)。在外場(chǎng)變化△B=1.5 T時(shí)，利用Maxwell關(guān)系計(jì)算得出該系列合金磁熵變最大值分別為：5.1，13.0，20.7，12.7和7.4 J/kgK，由此可以看出，T=Fe時(shí)合金的磁熵變最大值最大；且該系列合金的磁熵變峰值隨著外磁場(chǎng)增加向高溫區(qū)不對(duì)稱展寬，TC以上磁場(chǎng)引起的變磁轉(zhuǎn)變是磁熵變峰值不對(duì)稱展寬的原