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。