磁Ericsson制冷循环的效率问题

磁Ericsson循环在不同温区的磁制冷中具有应用价值,在关于顺磁盐Ericsson制冷循环的讨论中,文献的作者错误地认为,该类循环不具有完全回热的条件。本文将导出完全相反的结论。考虑单位体积的磁熵作为温度和磁化强度的函数,     

稀土功能材料的研究进展

稀土元素在电、光、磁等方面具有独特性质,被誉为21世纪新材料的宝库.本文介绍近10多年来某些稀土功能材料,如稀土永磁材料、稀土磁光材料、稀土磁致伸缩材料、稀土磁致冷材料、稀土超导材料、稀土发光高分子材料和含稀土的汽车尾气净化催化剂的研究及其应用的进展.     

Er-Al-Co 块体非晶合金的磁热效应

利用水冷铜模铸造法制备了一系列不同成分的Er-Al-Co 三元块体非晶合金, 研究了该系列合金的非晶形成能力和磁热效应. 结果表明, 在磁场诱发下, 该系列非晶合金在9 K 左右发生了顺磁-铁磁性二级磁性转变. 由于具有较高的有效磁子数, 该系列非晶合金具有优异的磁热效应, 其中Er₅₆Al₂₄Co₂₀ 非晶合金最大磁熵变和磁致冷能力分别为16.06 J kg^-1 K^-1和465.7J kg^-1, 是氢液化区有竞争力的磁致冷候选材料.     

氧化物晶体的熔化热的测定

在进行晶体生长的有关理论研究时,晶体的熔化热是十分重要的数据,例如Jackson以材料的熔化熵△S对熔体生长晶体的界面形态进行分类.而△S=L/RT_M,为了求得各种材料的△S就要求有熔化热L的数据.又如,在研究晶体生长时,也需要熔化热的数据以便计     

Nd2Fe17N3化合物的电子结构与磁性研究

自1983年高性能永磁材料Nd_2Fe_(14)B被发现以来,其巨大的成功一直吸引着人们去寻找具有更高性能的新一代稀土永磁材料。近几年来,人们把这种研究的重点集中在R_2Fe_(17)型化合物(R为稀土元素)方面。一般说来,R_2Fe_(17)型化合物具有较高的饱和磁化强度M_s,但居里温度T_c较低(200～480K),且在室温下不具有磁单轴各向异性。因此,单纯R_2Fe_(17)型化合物不具备作为永磁材料的条件。但是人们观测到,R_2Fe_(17)型化合物对于元素掺杂十分敏感。冠选朝等人在Sm_2Fe_(17)和Tm_2Fe_(17)中掺C后,发现T_c有明显的增加,其中Tm_2Fe_(17)化合物在掺C后T_c增加了260K。钟夏平等人对几乎所有稀土元素的R_2Fe_(17)型化合物做了掺C实验,发现掺C后的T_c平均提高了约100K。1990年,Coey等人在R_2Fe_(17)型化合物中做了掺N的实验,观测到在掺N后T_c大约提高了近400K,并且Sm_2Fe_(17)在室温下的磁晶各向异性由易面型变为易轴型。这一实验结果引起人们极大的兴趣,并从此开始了对Sm_2Fe_(17)N_x的系统研究。     

冷变形和回火对Fe-Mn基合金ΔE/E-T曲线的影响

一、前言 Fe-Mn基合金由于在低于反铁磁转变点T_N产生因瓦和埃林瓦效应,加之该类合金不含或少含贵重稀缺元素,在研制无磁低膨胀和无磁恒弹性合金中一直受到重视。在合金成分确定的情况下,冷变形压下量和回火温度对扬氏模量及温度系数影响的系统性研究,至今见之不多。本工作系统地研究了冷变形和回火对Fe-Mn基合金的△E/E-T曲线影响,为选择最佳制备工艺在室温附近的一定温度范围内获得无磁恒弹性特性提供了依据。     

纯金属升华熵与熔化熵关系的新表示法及其与实验数据的比较

金属的升华熵△S_s和熔化熵△S_m是金属的重要热力学属性,其值由下式确定:     

磁性致冷机

美、日、法、西德的研究者正在研究一种新型致冷设备——磁性致冷机。这种致冷机的致冷效率要比传统的气体循环致冷机(如冰箱等)高2至4倍,而且有可能达到根据卡诺原理计算出的最大效率。因此可使冷却费用大幅度下降。东京技术研究所副教     

微波吸收法计算弛豫过程的热力学参数

测定液体弛豫过程的热力学参数——弛豫时间(?) ,焓变△H,熵变△S,自由能△F的方法最早由Conway提出,以后又经过了Zaghloul,Kaatze,Steinhoff,Barajas和Hu等人的发展,已经成为一种成熟的方法.这种方法的核心是建立介电常数.ε’(w,t)和ε”(w,t)关于△H,△S,△F以及 (?)的数学模型,然后通过在不同温度下测定的ε’(w,t)和.ε”(w,t)拟合出热力学参数.但是由于拟合时需要的数据组较多,也就是说测定ε’(w,t)和ε”(w,t)的温度范围较大,所以拟合出的参数误差较大.另一方面,由于拟合时计算量大,实验中的测量误差经过累加,也使得拟合误差进一步增加.本文提出了一种计算弛豫过程热力学参数的新方法.这种方法首先是建立微波吸收法计算弛豫过程的热力学的数学模型,然后通过微波吸收的实验数据,用解方程的方法直接解出热力学参数.解出一组热力学参数数据((?),△H,△S,△F)只需两组数据.由于计算量明显减少,实验数据误差对计算结果的影响明显降低.本文提出的方法中由测量及计算引起的最大误差降为8%左右.     

磁性氧化铁纳米粒子的研究进展

随着纳米科学的不断发展, 人们对纳米材料的性能提出了越来越高的要求. 磁性纳米粒子由于其特殊的超顺磁性, 因而在巨磁电阻、磁性液体和磁记录、软磁、永磁、磁致冷、巨磁阻抗材料以及磁光器件、磁探测器等方面具有广阔的应用前景[1,2]. 氧化铁(包括α-Fe2O3, γ-Fe2O3, Fe3O4)作为一种磁性原料, 无论在工业生产还是科学研究中都备受瞩目, 将磁性氧化铁制备成具有特殊性能的纳米颗粒已引起了科研人员的极大兴趣及广泛关注. 近年来, 被广泛应用于制备磁性氧化铁纳米粒子及其复合材料的基本方法有溶胶-凝胶法[3](sol-gel法)、强迫水解法[4…     

Fe基软磁纳米微晶磁致电阻抗效应的研究

近年来,发现由Fe,Co,Ni和Cr,Ag,Cu所组成的二元复合膜和颗粒膜具有巨磁电阻效应,预期它在磁记录、磁传感器等方面有潜在的应用前景,引起各国科学家的广泛兴趣.但从目前的研究情况看,在很多情况下这些薄膜还需要有强磁场和低温才能显示出显著的效应.然而,最近,由Mohri等人从Co基非晶的丝或带可观察到巨磁致电阻抗效应,当频率几十kHz到几MH_z的电流通过非晶丝的截面时,在室温加80～800A/m的低磁场就能探测到△Z/Z(0)(=(Z(H)-Z(0))/Z(0))的变化在50%以上.我们在研究Fe基纳米微晶FeCuNbSiB中同样观测到巨磁致电阻抗效应,而且经不同温度退火后还会显示出不同的△Z/Z(0)值.当选取材料组分为Fe_(73)Cu_1Nb_(1.5)Mo_2Si_(13.5)B_9并在横向磁场退火后,磁致电阻抗效应可达～100%,灵敏度达～8%(A/m).     

低品位热能驱动的高效热化学吸附式制冷研究

热化学吸附式制冷是一种以低品位热能驱动的节能环保型绿色制冷技术, 利用吸附剂与制冷剂之间可逆化学反应的热效应实现制冷效果. 主要介绍了热化学吸附式制冷循环技术的国内外研究现状, 在传统单效热化学吸附制冷循环的基础上, 评述了回质回热型热化学吸附制冷循环、双效热化学吸附制冷循环、多效热化学吸附制冷循环、双重热化学吸附制冷循环及基于内部回热技术的双效双重热化学吸附制冷循环等几种典型的高效吸附制冷循环技术, 并对热化学吸附式制冷技术的主要发展方向进行了阐述.     

以氦-4为唯一工质的1.8 K复合制冷机及其应用验证

量子信息技术和深空探测等领域的蓬勃发展,对2 K以下温区高可靠、长寿命、小型轻量化、高制冷效率低温制冷机的需求日益迫切,高频脉冲管耦合Joule-Thomson(JT)的复合制冷循环是实现这一目标的重要手段.目前国际上以该循环获得2 K以下温区的成功实践,均是在脉冲管分系统使用氦-4而JT分系统使用氦-3作为循环工质的情况下获得的.氦-3在地球上存量稀少、价格高昂,是阻碍这一循环在更广范围内实用化的关键瓶颈.本文对以氦-4为唯一工质的四级高频脉冲管耦合JT的复合制冷循环开展了理论与实验研究,分析了基于该循环获取2 K以下温度的关键难点和可行性,从采用间隙密封的直流线性压缩机的低压压力和多级间壁式回热器的低压侧压降损失入手,理论预测出在40 kPa系统充气压力下可实现1.1 kPa的压缩机吸气压力和438.6 Pa的低压侧总压降,从而能获得1.54 kPa的饱和蒸气压,此时采用氦-4节流可实现1.78 K的制冷温度.同时,在氦-4超流态工况下,分析了小界面温差的Kapitza热导对冷头蒸发器内超流氦热传递的影响,并给出了在此基础上JT循环参数优化的限制条件.设计出的制冷机的无负荷温度经过...     

LiNbO_3晶体在75℃附近的异常性能

等曾用偏光干涉法测量了LiNbO_3晶体双折射率随温度的变化,在室温-150℃范围内测得一个很宽的钟形峰.他们还观察了b面的生长条纹,升温至140℃以下即完全消失.他们认为双折射率△n的变化是光折变所引起,而△n与条纹的消失是由于对光折变有贡献的富Nb层错的相状态在130℃发生了变化.     

高速撞击诱导大梯度纳米结构化高熵合金的力学行为

国防军工与航天领域的防护结构要求材料能经受住弹体或空间碎片的高速撞击,包括处于极低温环境.高熵合金因其特殊的化学结构与优异的综合力学性能,成为新型装甲防护材料研究的新范式.本文通过弹丸高速撞击高熵合金靶板的响应分析,提出了一种通过室温和低温高速冲击制备大梯度纳米晶和纳米孪晶混合结构高熵合金的新方法,并研究了该梯度纳米结构高熵合金的拉伸力学性能以及变形机理.结果表明,大梯度纳米结构从冲击端到自由面,微结构过渡主要为:纳米晶-纳米晶带-高密度纳米孪晶带/高密度位错带/点阵旋转带-稀疏纳米孪晶带/高密度位错带/点阵旋转带-高密度位错-稀疏位错.单纯纳米晶和纳米孪晶混合结构的梯度层厚度达到4 mm,远超传统手段制备的梯度层厚度(小于500μm).相比初态样品,大梯度纳米结构高熵合金的强度提升明显,最高提升390%,塑性仍保持在较大范围内:21%～62%.这得益于大梯度样品“软区”和“硬区”共存,除了较大背应力提供额外强化外,软硬组织弹塑性变形的不同步和断裂发生的不同步也会额外提高力学性能.本研究不仅可为开发块体大梯度纳米结构材料提供新方法,也可为理解高熵合金的抗弹行为并指导装甲防护材料设计提供...     

纳米Fe-In2O3颗粒膜的磁性和巨磁电阻效应

采用射频溅射法制备了纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe-In2O3颗粒膜，研究了Fex(In2O3)1-x颗粒膜样品的磁性和巨磁电阻效应，实验结果表明；当Fe体积百分比为35%时，颗粒膜样品的室温磁电阻变化率△ρ/ρ0数值达到4.5%,Fe0.35(In2O3)0.65颗粒膜样品的磁电阻变化率△ρ/ρ随温度（T=1.5-300K)的变化关系表达；当温度低于10K时，△ρ/ρ0数值随温度的下降而迅速增大，在温度T=2K时△ρ/ρ0达到85%，通过研究颗粒膜低场磁化率X（T）温度关系和不同温度下的磁滞回线，证实当温度降低到临界温度Tp=10K时，颗粒膜中结构变化导致磁化状态发生“铁磁态-类自旋玻璃态”转变，Fe0.35(In2O3)0.65颗粒膜样品的磁电阻变化率△ρ/ρ0在温度低于10K时的迅速增大，可能是由于纳米“铁磁金属-半导体基体”Fe0.35(In2O3)0.65颗粒膜样品处于“类自旋玻璃态”时存在特殊的导电机制所造成的。     

30K温区百瓦级二级斯特林制冷机

30 K温区大冷量回热式低温制冷机在超导冷却、气体液化等领域具有广阔的应用前景.相较于其他类型的低温制冷机,斯特林制冷机具有结构紧凑、降温速率快、效率高等优势.基于理论分析和数值计算结果研制了一台大冷量二级斯特林制冷机,并对其开展了初步的实验研究.对不同工况下制冷机的压力波特性以及室温端换热器的换热特性进行研究,发现提高充气压力,压缩腔的压力振幅会提高,室温端换热器的换热量提高.提高第二级制冷温度,压缩腔的压力振幅与室温端换热器的换热量减小,且其减小速率均随制冷机第一级热负荷的增加而提高.制冷机无负荷工作时,每提高0.1 MPa充气压力,制冷机第二级制冷温度降至30 K的平均降温速率提高0.72 K/min.在2.6 MPa充气压力时,制冷机第二级可在13.24 min内降至30 K,最终无负荷制冷温度为19.83 K,此时第一级制冷温度为71.2 K.在第一级无热负荷时,该制冷机在30 K时可提供110 W制冷量,相对卡诺效率为10.96%,这是目前国内该类型低温制冷机公开报道的最高性能.     

Zn、Sn粘结Sm_2Fe_(17)N_(2.3)磁体的工艺及性能研究

Nd-Fe-B具有优异的磁性能,但由于热稳定性和耐蚀性差,限制了其应用范围。于是,寻找具有更高居里温度和富Fe的新型永磁材料一直是研究的热点。最近Otani等报道了氮作为间隙原子加入到R_2Fe_(17)(R代表稀土)中的一系列研究结果,引起了人们极大的兴趣。氮的加入对内禀磁性有很大影响。如Sm_2Fe_(17)N_(2.3)的居里温度T_c=749K,室温饱和磁化强     

巨磁效应材料及应用

在现代社会生产和科学技术中,磁性材料和磁效应在许多方面已经获得重要的应用。近年来,随着磁学研究的发展,在一些新的磁性材料中发现若干磁效应有着很大的,甚至突破性的增长,称为巨磁效应。这些巨磁效应材料的研究和发展不但对磁学提出了重要的挑战,而且也为高新技术的应用提供了新的可能。本文将对巨磁电阻材料、巨磁致伸缩材料、巨磁光材料和巨磁极化强度材料的研究进展和应用前景作一扼要的介绍。     

镧掺杂铅铁氧体的磁电耦合效应

<正>多铁性材料是指在一定温度范围内同时存在铁磁序和铁电序的体系.近年来,由于铁磁序和铁电序共存耦合而产生的磁电效应,使多铁性材料蕴含着广阔的应用前景,如具有记忆功能的存储器等.然而现有的多铁性化合物却非常稀少,而且绝大多数已发现的多铁性材料的磁电耦合特征,只有在特定的环境条件下才能表现出来(如低温).因此,发现一种室温下能同时展现出较强的铁磁性和较大的铁电性并具备一定磁电耦合效应的单相多铁性化合物,将具有里程碑式的意义.谭国龙课题组研究发现,六角M-型铁氧体正好具备多铁性和磁电耦合效应.