摻雜對稀土磁致冷材料磁熱效應的影響.pdf

1、目前室溫磁制冷較好的材料，其巨磁熱效應來源于磁致冷材料的一級相變和二級相變，一級相變需超導磁場激發(fā)。因此，尋找在永磁體提供的低磁場條件下具有較大磁熱效應的材料已成為室溫磁制冷技術(shù)研究的主要目標。 本文研究了少量Cu、Mn、Ni摻入Gd中形成Gd1-xCux、Gd1-xMnx、Gd1-xNix二元系列合金及Nd2(Fe1-xNix)17系列化合物的磁熱效應。用WS-4非自耗真空電弧爐熔煉成Gd二元系列合金、Optima3300型全

2、譜直讀光譜儀確定最終合金成份、MiniFlex型X射線衍射儀確定合金相組成、FEIQuanta400型掃描電子顯微鏡觀察了合金的微觀組織形貌、NoranQuestL2型能譜儀分析了合金成分在組織中的分布、自制磁熱效應直接測量裝置測量樣品在不同溫度下的絕熱溫變。 研究結(jié)果表明：Gd1-xCux(0≤x≤0.31)的磁熱效應是由可逆二次相變引發(fā)的，摻入的Cu以GdCu5的形式主要存在于晶界上，降低了材料的磁熱效應，在0～1.3T的磁

3、場下，系列合金的絕熱溫變△Tad隨Cu濃度的增加而降低，由3.3K降至1.8K，但居里溫度仍在室溫附近，少量Cu的加入可以提高Gd的耐蝕性；Gd1-xMnx(0≤x≤0.29)的磁熱效應是由可逆二次相變引發(fā)的，摻入的Mn以GdMn2的形式主要存在于晶粒和晶界上，在0～1.3T的磁場下，0.1≤x≤0.19范圍內(nèi)，合金的絕熱溫變△Tad隨Mn濃度的增加而增大，在x=0.19處達到最大值2.7K，在x=0.29處降到2.0K，Gd1-xMn

4、x的居里溫度可通過Mn濃度控制在室溫附近；Gd1-xNix(0≤x≤0.42)和GdNi5鐵磁材料Gd和Ni之間存在強烈磁性耦合作用，使Gd1-xNix二元合金的居里溫度遠離測量范圍(-20℃≤T≤50℃)，但仍然具有磁性，貯氫性能隨Ni濃度的增加而增大。 通過對Nd2(Fe1-xNix)17(x=0.2，0.3，0.4，0.5)系列化合物的研究表明：Nd2(Fe1-xNix)17系列化合物均為菱方Th2Zn17型單相化合物；隨