低磁场下获得巨磁热效应的GdSiGeZn合金

在研究Gd5Si2-xGe2Znx,Gd5Si2-zGe2-zZn2z系列合金的等温磁熵变和居里温度时发现,Zn的微量变化对合金的磁热性能影响很大.当x或者2z为0.001时,在1.5 T外加磁场变化下,其最大等温磁熵变分别为20.70 J/(kg.K)(x=0.001)和25.30 J/(kg.K)(2z=0.001),居里温度分别为284 K(x=0.001)和280 K(2z=0.001),其磁热性能远高于没有添加Zn元素的合金(5.03 J/(kg.K)).实验证明,微量元素Zn对Gd5Si2Ge2化合物的合金化处理,可使其在低磁场下的磁热效应得到巨幅提高,其最大等温磁熵变优于文献报道的铸锭合金Gd5(Si1-yGey)4及其他添加元素(如Ga,Sn,Cu,B,Al,Bi,Co,Fe,Ni,Mn,C,H等)替代Si或Ge时在5 T高外加磁场变化下的等温磁熵变.     

Mn1.3Fe0.7PxSi1-x化合物的磁热效应

用球磨和烧结法制备了Mn1.3Fe0.7PxSi1-x系列化合物.磁性测量结果表明,随着P含量的增加,居里温度由x=0.45时的320K降到x=0.55时的209K;外加磁场变化为1.5T时,在居里温度209K附近,Mn1.3Fe0.7P0.55Si0.45的最大磁熵变为11.3 J/(kg·K).该化合物的热滞为10.4K.良好的磁热效应性能和低廉的原料价格使得该系列化合物有望成为室温区磁制冷工质.     

制备工艺对(Mn,Fe)_2(P,X)(X=Ge,Si,B)化合物磁性和磁热效应的影响

研究不同制备工艺对Fe_2P-型(MnFe)_2(P,X)(X=Ge, Si, B)系列化合物的晶体结构、磁性和磁热效应的影响。利用传统固相烧结结合外磁场加热、不同的热处理温度和时间、淬火和缓慢冷却处理等方法制备了(Mn, Fe)_2(P,X)(X=Ge, Si, B)系列化合物。粉末X射线衍射(XRD)实验结果表明,该系列化合物均形成了Fe_2P型六角结构。采用磁性测量表征居里温度和热滞,并计算等温磁熵变。结果表明,磁场热处理(1 000℃,1.1 T真空)使Mn_(1.1)Fe_(0.85)P_(0.5)Si_(0.5)和Mn_(1.1)Fe_(0.9)P_(0.75)Ge_(0.25)化合物的铁磁-顺磁相变温区变宽,导致在其居里温度处的磁热效应减小。另发现Mn_1Fe_(0.95)P_(0.587)Si_(0.34)B_(0.073)化合物的磁相变与烧结和淬火温度的敏感关系。随着淬火温度的升高,相变宽度减小,导致磁熵变增大,但热滞先减小再增大。由此获得磁热性能最佳的化合物:当淬火温度为1 100℃时,其居里温度在室温附近,热滞小于3 K,并且在0～1 T的外加磁场变化下的最大等温磁熵变高达11 J/(kg·K),显示了该材料巨大的磁制冷潜力。     

Mn_(1.25)Fe_(0.65)P_(0.5-x)Si_(0.5+x)系列化合物的磁热效应

研究了Mn_(1.25)Fe_(0.65)P_(0.5-x)S_(0.5+x)(x=0.02,0.04,0.06,0.08)系列化合物的结构和磁性.X射线衍射结果表明,化合物的主相均为Fe2P型六角结构,空间群为P62m.磁性测量表明,化合物均经历了一级相变;随着Si含量的增加,化合物的居里温度逐渐增大,磁熵变逐渐减小,饱和磁化强度略有降低,但热滞无明显变化.     

Gd5Si4-xInx化合物的磁性和磁热效应

用真空电弧熔炼法制备了Gd5Si4-xInx(x=0.0,0.5,0.8,1.2)系列化合物.室温粉末X线衍射分析表明,该系列化合物均为正交Gd5Si4型晶体结构,并含有少量六角Gd5Si3杂相.磁性测量结果表明,Gd5Si4-xInx(x=0.0,0.5,0.8,1.2)系列化合物的居里温度分别为345,340,330,326K.当外加磁场在0～1.5T范围内变化时,居里温度附近的最大等温磁熵变分别为2.9,0.8,0.6,0.6J/(kg.K).     

R2Fe17—XAlXNy（R=Pr,Nd）化合物的结构和磁性

研究了Al替代和渗N对二元合金R_2Fe_(17)(R=Pr,Nd)的结构和磁性的影响。X射线衍射表明所有的母合金及其氮化物都结晶为Th_2Zn_(17)型结构。Al替代Fe和渗氮都使晶胞体积增大。R_2Fe_(17-X)Al_X化合物的居里温度随x增大,但R_2Fe_(17-X)Al_X(Al_X)N_Y化合物的居里温度比纯R_2Fe_(17)N_Y化合物的居里温度要低。室温饱和磁化强度随x减小,而且R_2Fe_(17-X)Al_XN_Y化合物的易磁化方向仍在基面内。     

R2Co7—xFexB3化合物的结构与磁性研究

用水冷铜舟高频感应炉制备化合物R_2Co_(7-x)Fe_xB_3(R=Nd,Sm),当x=0～3时,该化合物可形成六角结构,随Fe含量的增加,晶格常数α、c增大,居里温度T_c和室温时的比饱和磁矩σ_2,也明显增加,样品在磁场中取向前后的X射线衍射谱分析表明,该化合物具有单轴各向异性,易磁化轴在C-轴上,利用CL-16直流磁特性测试装置,测量了该化合物粉末样品室温时的内禀矫顽力_MH_c。     

Mn1.27Fe0.68P1-xSix合金的批量制备与磁热效应

采用机械合金化工艺,通过改变成型和退火条件,批量制备了Mn1.27Fe0.68P1-xSix(x=0.50,0.52,0.54,0.56)系列合金,并研究了合金的物相结构和磁热效应.室温(293K)XRD表明,该合金均为Fe2P型六角结构,空间群为P62 m.当x=0.50,0.52,0.54,0.56时,由M-T曲线可知,居里温度TC分别为231,260,277,310K,热滞ΔThys分别为4.7,3.4,2.9,2.4K;在变化的外磁场(0～1.5T)下,由M-B曲线求得合金的最大磁熵变ΔSmax分别为12.0,14.2,7.8,8.1J/(kg.K).     

(MnFe)_(1.9-x)V_xP_(0.5)Si_(0.5)化合物磁性和磁热性能

采用机械合金化和固相烧结技术,制备了V掺杂的Mn_(1.0)Fe_(0.9-x)V_xP_(0.5)Si_(0.5)(x=0,0.02,0.06,0.10,0.14,0.16)和Mn_(1.0)Fe_(0.9-x)V_xP_(0.5)Si_(0.5)(x=0,0.02,0.06,0.10,0.12)系列化合物.利用X射线衍射和磁性测量技术研究了材料的晶体结构、磁性和磁热效应.研究结果表明:两个系列化合物均结晶为Fe2P型六角结构;调整掺杂元素V的含量,可以将居里温度控制在188-375K范围;化合物的最大磁熵变随V含量增加而减少,化合物的热滞随V含量增加而减小,最小值为1K.     

Y2Co15.24-xFexCr1.76化合物的结构和磁性（英文）

研究了Y2Co15.24-xFexCr1.76(x=2-8)化合物的结构和磁性.室温粉末X射线衍射结果表明,该系列化合物结晶为Th2Ni17型结构,晶格常数a,c和原胞体积V随铁成分增加线性增大.磁取向X射线衍射花样表明,x=2-6化合物显示单轴各向异性,而x=8化合物具有面各向异性,并且出现自旋重取向.该化合物的居里温度TC随铁成分增加而降低.该化合物的饱和磁化强度随温度升高而下降,随铁成分增加而增加.各向异性场Ba和各向异性常数K1在x=6时出现最大值.     

Pr2Fe17-xSix合金的磁热效应

用电弧熔炼法制备了Pr2Fe17-xSix(x=0,0.1,0.15,0.3)系列合金,用粉末X线衍射和磁性测量研究样品的结构、磁性、磁熵变及绝热温变.结果表明:Pr2Fe17-xSix系列合金的晶体结构为Th2Zn17型菱方结构;随着Si含量的增加,居里温度由x=0时的290K提高到x=0.3时的328K;外加磁场为1.5T时,磁熵变由x=0时的2.39J/(kg.K)降低到x=0.3时的1.67J/(kg.K),但绝热温变没有显著变化.     

NdNi4-xCoxCu系列化合物的磁性和磁热效应

对Nd Ni_4-xCo_xCu系列化合物的制备工艺、晶体结构和磁性进行研究。用电弧熔炼和热处理法制备Nd Ni_4-xCo_xCu（x=0,1.0,1.5,1.7,1.9,2.0,2.1,2.3,3.0,4.0）系列化合物样品，对X射线衍射数据精修后分析发现，该系列化合物为单相材料，晶体结构为Ca Cu₅型六角结构，空间群为P6/mmm，并给出精修图谱和精修后的XRD衍射图。磁性测量分析表明，该系列化合物发生自旋重取向现象和由铁磁到顺磁的转变，居里温度随着Co含量的增加而升高，该系列化合物的居里温度具有可调性。利用热力学麦克斯韦关系，从系列等温磁化曲线确定了样品的等温磁熵变随温度和磁场变化的关系。在外场强度3 T的条件下，当x<2时，其最大等温磁熵变值随着Co含量的增加而降低，当x>2时最大等温磁熵变值随Co含量的增加再次降低。外场强度1 T条件下，Nd Ni₂Co₂Cu样品的相对制冷功率（RCP）为128 J/kg。     

LaFe_(11.6-x)Co_xSi_(1.4)系列化合物的磁热效应

采用X射线衍射和磁性测量等方法,研究LaFe11.6-xCoxSi1.4(x=0.1,0.2,0.3)系列化合物的结构和磁性.结果表明:LaFe11.6-xCoxSi1.4(x=0.1,0.2,0.3)的主相为NaZn13型立方结构,空间群为Fm-3c;随着Co含量的增加,该系列化合物的居里温度TC升高,x=0.1时TC约为202.2 K,并且具有大的磁熵变;外加磁场为1.5 T时,磁熵变-ΔSm=16.1 J/(kg.K).大的磁熵变来源于TC处磁化强度的陡峭变化和TC以上磁场诱发的变磁转变.     

MnCo1-xNixGe化合物的磁热效应

在氩气保护下,用电弧熔炼法制备了MnCo1-xNixGe(x=0.05,0.1,0.15)系列化合物,用X线衍射和磁性测量研究了样品的晶体结构和磁熵变.结果表明:MnCo1-xNixGe系列化合物为TiNiSi型正交结构,空间群为Pnma,随着Ni含量的增加,居里温度由x=0.05时的330K降低到x=0.15时的322K;当x=0.05、外加磁场为1.5T时,化合物的最大磁熵变为1.86J/(kg.K);随着Ni含量的增加,该系列化合物的磁熵变略显降低趋势.     

Gd二元系金属间化合物的磁热熵效应

本文考察了低磁场（１特斯拉）４ｆ稀土元素Ｇｄ的二元系金属间化合物的磁热效应。发现部份Ｇｄ的二元系化合物具有优异的磁热效应及室温附近的铁磁－顺磁转变居里温度，非常适合作为低磁场室温磁致冷工作介质材料。     

Tb_(0.3)Dy_(0.7-x)Pr_x(Fe_(0.9)Al_(0.1))_(1.95)合金的磁性、磁致伸缩和穆斯堡尔谱

系统研究了室温下Tb0.3Dy0.7-xPrx(Fe0.9Al0.1)1.95(x=0,0.1,0.2,0.25,0.3,0.35)合金中稀土元素Pr替代Dy对磁性、磁晶各向异性、磁致伸缩和穆斯堡尔谱的影响.对磁化强度和磁致伸缩的测量发现,少量Pr替代有助于降低磁晶各向异性;随着替代量x的增多磁致伸缩减小,x>0.2时超磁致伸缩效应消失.然而,x=0.1时合金的磁致伸缩略大于没有替代的,而且磁致伸缩随磁场更易趋于饱和;同时发现,随着Pr替代量x的增加,饱和磁化强度和Curie温度单调下降,而内禀磁致伸缩急剧增大.多功能磁性测量系统PPMS的研究和Mossbauer效应表明,随着Pr含量的增加,合金中的易磁化轴可能在{110}面上绕主对称轴作微小转动,发生自旋重取向.与Al元素替代效应相比,Pr替代Dy对自旋重取向的影响相对较小.     

Tb0.3Dy0.7(Fe1一xAlx)1.95合金的磁性、磁致伸缩和Mössbauer

系统研究了室温下Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.35)合金中金属Al替代Fe对磁性、磁致伸缩、自旋重取向和穆斯堡尔谱的影响.结果发现,x＜0.4时,Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95完全保持MgCu2立方Laves相结构.磁化强度和磁致伸缩测量发现,x＜0.15时,添加少量Al有助于减小磁晶各向异性,并且随着Al替代量x增加,磁致伸缩λs、内禀磁致伸缩λ111和Curie温度Tc大幅度降低.多功能磁性测量系统PPMS的研究和M(o)ssbauer效应表明,Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95合金的易磁化方向随成分和温度在{110}面逐渐偏离了立方晶体的主对称轴,即自旋重取向.室温下,当x=0.15时,Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95合金中出现了少量非磁性相;x＞0.15时,该合金完全呈顺磁性;而77K温度下x=0.2时合金仍然呈磁性相.     

Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95合金的磁性、磁致伸缩和M(o)ssbauer

系统研究了室温下Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.35)合金中金属Al替代Fe对磁性、磁致伸缩、自旋重取向和穆斯堡尔谱的影响.结果发现,x＜0.4时,Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95完全保持MgCu2立方Laves相结构.磁化强度和磁致伸缩测量发现,x＜0.15时,添加少量Al有助于减小磁晶各向异性,并且随着Al替代量x增加,磁致伸缩λs、内禀磁致伸缩λ111和Curie温度Tc大幅度降低.多功能磁性测量系统PPMS的研究和M(o)ssbauer效应表明,Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95合金的易磁化方向随成分和温度在{110}面逐渐偏离了立方晶体的主对称轴,即自旋重取向.室温下,当x=0.15时,Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95合金中出现了少量非磁性相;x＞0.15时,该合金完全呈顺磁性;而77K温度下x=0.2时合金仍然呈磁性相.     

Tb_(0.3)Dy_(0.7-x)Pr_x(Fe_(0.9)Al_(0.1))_(1.95)合金的磁性、磁致伸缩、自旋重取向和Mssbauer研究

系统研究了室温下Tb0.3Dy0.7-xPrx(Fe0.9Al0.1)1.95(x=0,0.1,0.2,0.25,0.3,0.35)合金中稀土元素Pr替代Dy对磁性、磁晶各向异性、磁致伸缩、自旋重取向和Mssbauer谱的影响.磁化强度和磁致伸缩的测量发现,少量Pr替代有助于降低磁晶各向异性,随着替代量x的增多磁致伸缩减小,x>0.2时超磁致伸缩效应消失.然而,x=0.1时合金的磁致伸缩略大于没有替代的,而且磁致伸缩随磁场更易趋于饱和.随Pr替代量x的增加,比饱和磁化强度和Curie温度单调下降,而内禀磁致伸缩极剧增大.由相对磁化率随温度的变化关系发现,自旋重取向温度随Pr替代量的增多呈先增后降趋势,在x=0.1处出现极大值.Mssbauer效应表明,随Pr含量的增加Tb0.3Dy0.7-xPrx(Fe0.9Al0.1)1.95合金中易磁化轴可能在{110}面上绕主对称轴作微小转动,发生自旋重取向.与Al元素对Fe的替代效应相比,Pr替代Dy对自旋重取向的影响相对较小.超精细场Hhf随Pr含量的增加而增大,同质异能移IS和四极劈裂QS随Pr含量呈无规律的变化.     

R_2Fe_(14)B型化合物中磁晶各向异性起源的理论分析

对于 R_2Fe_(14)B(其中 R 为稀土元素)型化合物中的磁晶各向异性的起源进行了理论分析。认为 R_2Fe_(14)B 的磁晶各向异性主要与 R 离子的4f 电子组态有关。应用 Hund 法则计算并绘制出了各种稀土离子的4f 电子的几率密度空间分布图。根据这类图形,对于 R_2Fe_(14)B 型化合物中的磁晶各向异性作了成功的解释。