(Gd1-xREx)5Si4(RE=Dy, Ho)系列材料磁熵变研究

对 (Gd1-xDyx)5Si4(x=0.1, 0.2, 0.3, 0.35) 和(Gd1-xHox)5Si4(x=0.05, 0.15, 0.25)系列合金的居里温度、磁相变、磁熵变等磁性质进行了研究. 结果发现 该系列合金保持了Gd5Si4的Sm5Ge4正交型晶体结构, 居里温度随着引入的x量的增加而呈近似线性减小趋势;在居里温度附近样品的磁特性符合二级相变规律;通过调节Dy 或Ho的含量调节居里点, 样品中不含贵重元素Ge, 大大降低了成本;在较宽的温度范围和低场下(＜2 T)具有较大的磁熵变值从而使其适合于被制成梯度功能复合材料. 研究表明 (Gd1-xREx)5Si4(RE=Dy, Ho)系列材料有望成为较好的室温低场磁制工质.     

一级相变磁制冷材料LaFe_(11.6)Si_(1.4)合金的磁相变特性系统分析

以La Fe11.6Si1.4合金为研究对象,系统分析了该一级相变材料的居里温度(TC)、磁场诱导磁相变的临界磁场(HC)、磁化率(χ)、磁滞、磁熵变(ΔS)、制冷能力(RCP)等磁性特性。结果表明:温度诱导磁相变的居里温度和磁场诱导磁相变的临界磁场均随磁场呈线性增加,ΔTC和ΔH随磁场和温度的变化率的值分别为4.1 K·T-1和0.2 T·K-1。当合金处于纯铁磁态和顺磁态时熵变磁熵变几乎为零,但磁场诱导的磁相变,会导致某一定温度下合金磁熵变有一个突变。但合金最大熵变并不是随磁场的增加而线性增加,当磁场达到一定值后随磁场增加其值基本没有变化。不同模型计算的制冷能力均随磁场的增加而呈线性增加。在两相共存态中,同一温度下两种不同铁磁的磁化率存在差异,即因磁场诱导的铁磁态相与合金中本身的铁磁态相的磁化率存在差异,且前者小于后者,这种物理现象对深入研究温度诱导和磁场诱导磁相变的差异有一定的参考价值。     

Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5的结构、磁相变与磁熵变

采用粉末XRD和振动样品磁强计研究了Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5合金的结构、磁相变和低场变化下的磁熵变。磁性测量结果表明,Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5合金的磁化强度在居里温度附近发生突变,具有一级相变的典型特征,室温具有Gd5Si2Ge2型单斜结构;合金低场磁热效应非常明显,1.8T磁场变化下,在其居里温度272K附近的最大磁熵变为16.7J.kg-1.K-1。用成本低廉的Sn取代Gd5Si2Ge2中部分Si和Ge后,Gd5Si1.75Ge1.75Sn0.5在低磁场变化下的磁熵变比金属Gd大得多并略高于Gd5Si2Ge2。     

Dy(Co1-xMx)2(M=Al, Si)系列合金的磁熵变研究

利用电弧熔炼的方法制备Dy(Co1-xMx)2(M=Al，si)系列合金；发现用少量的Al或Si替代Co后所形成的系列合金的居里温度都有显著的提高。且随着替代量的增大，样品的相变类型从一级转为二级。文中着重研究了Dy(Co1-xMx)2系列合金的在较低磁场下(1T)的磁熵变，并且讨论了该系列合金具有较大磁熵变的原因以及用少量Al或Si替代Co后对磁熵变的影响，同时对它们的应用前景也进行了探讨分析。     

Dy_3NiSi_2合金磁相变与磁热性能研究

通过对Dy_3NiSi_2合金样品的X射线粉末衍射谱、等温变磁磁化曲线、等磁场变温磁化曲线分析,主要研究了合金的相结构和晶格参数、磁相变属性和磁热性能。X射线衍射谱表明Dy_3NiSi_2样品几乎为Gd_3NiSi_2型正交结构(空间群:Pnma, No.62)的单相合金,其晶格常数分别为a=1.1242(3) nm,b=0.41073(3) nm,c=1.1223(9) nm。在45～300 K温度范围内, Dy_3NiSi_2合金仅展现出铁磁-顺磁相变, 0.01 T磁场下的dM/dT和0～2 T磁场下的Arrott图表明, Dy_3NiSi_2合金的磁相变为居里温度T_c=54 K的铁磁-顺磁二级磁相变。在0～2 T磁场范围内, Dy_3NiSi_2合金居里温度处的最大磁熵变为3.65 J·(kg·K)~(-1),相对制冷量为167.9 J·kg~(-1)。     

CeFe10.5Si2.5金属间化合物晶体结构、磁性和磁熵变特性研究

通过X射线衍射和磁性测量等手段对金属间化合物CeFe10.5Si2.5的晶体结构、磁性以及磁熵变进行了研究. 结果表明,经过对铸态样品进行12 h退火所得的金属间化合物CeFe10.5Si2.5晶体为单相立方NaZn13型结构; 在1.5 T外磁场下居里温度TC～206 K附近的最大等温磁熵变为10.7 J·kg-1·K-1,并随着外磁场的增大而迅速增大; 从Arrott曲线中可以看出,在此化合物中没有明显的巡游电子变磁转变特性,但从低磁场下的热磁曲线可知,磁化强度在居里温度处发生陡峭的变化,这应该是该化合物获得大磁熵变的原因.     

巡游电子系化合物La0.8Ce0.2(Fe1-xCox)11.4Si1.6的磁热效应

对制备的化合物La0.8Ce0.2(Fe1-xCox)11.4Si1.6(x=0.02,0.04,0.06)的相组成、巡游电子变磁转变(IEMT)特性和磁热效应(MCE)进行了研究。粉末X射线衍射结果表明,经1373 K真空退火处理7 d后,化合物La0.8Ce0.2(Fe1-xCox)11.4Si1.6(x=0.02,0.04,0.06)均为单相立方NaZn13型晶体结构。随着Co含量由x=0.02增加到x=0.06,样品的居里温度TC由207 K上升到277 K。在0~1.5 T磁场变化下,x=0.02,0.04,0.06时样品的最大磁熵变|ΔSM(T)|分别为40.17,12.60和7.65 J.kg-1.K-1,可见该化合物有巨大的磁熵变,而且随Co含量的增加最大磁熵变迅速减小。该化合物的巨大磁熵变来源于TC处的一级相变,以及在TC以上由磁场诱导IEMT,但由于Co原子对Fe原子的替代能够抑制变磁转变的发生,因此该系化合物最大磁熵变随Co含量的增加迅速减小。     

室温以上磁制冷材料La(Fe1-xCox)11.7Al1.3化合物的研究

通过X射线衍射分析和超导量子干涉磁强计（SQUID）磁性测量,研究了Co替代Fe含量对居里温度在室温以上的磁制冷材料La（Fe1-xCox）11.7Al1.3（x=0.072,0.081）磁结构和磁性能的影响。La（Fe1-xCox）11.7Al1.3材料的居里温度随Co的含量增加而增加,La（Fe0.919Co0.081）11.7Al1.3的居里温度为311 K。当外场变化为1.9 T时磁熵变达到3.6 J·kg^-1·K^-1,RCP值为168.6 J·kg^-1,虽然它的磁熵变小于具有巨磁熵变的磁制冷材料,但是它在磁场为1.9 T时的制冷能力与这些材料相当。     

钆替代对ErGa化合物磁性和磁热性能的影响

磁热效应材料可用作磁制冷,因而引起研究人员的广泛关注。为了提高Er Ga材料的磁热效应性能,用高自旋重稀土Gd原子替代Er Ga化合物中的Er原子,系统研究了Gd替代对其结构、磁性、磁熵变的影响。粉末中子衍射及粉末X射线衍射实验证实,当Gd原子替代量从x=0到1.0时,不改变化合物的晶体结构。磁性测试结果表明,Gd原子的替代不同程度地改变了该材料体系的自旋重取向相变温度及铁磁-顺磁相变温度。基于相变温度的改变,Gd替代对材料的磁熵变峰值、制冷温跨及制冷能力也产生显著影响。Gd替代量x=0.1,0.2,0.3,0.4时,磁熵变温度关系曲线呈现平台状特征,尤其是Gd替代量x=0.2和0.3时,材料的综合性能较好。     

Gd7Pd3-xFex合金磁性及磁热效应的研究

采用电弧熔炼和高温退火的方法制备了Gd7Pd3-xFex(x=0, 0.2, 0.5, 0.8和1)合金材料,并对该系列合金材料的磁特性及磁热效应进行了研究。X射线粉末衍射研究表明,所有的材料均形成Th7Fe3型结构。并且随着x的增大,晶格常数、居里温度、饱和磁化强度和最大磁熵变均有所降低。相比于Gd7Pd3,掺入Fe元素的材料可以获得更接近室温的居里温度和更宽的工作温区,从而导致了7 T磁场下高达1096 J·kg^-1的相对制冷能力(RCP), Gd7Pd3-xFex有望被用于室温附近的磁制冷。