NaZn-,13-型La（Fe，Co，Si）-,13-化合物的一種制備方法及其磁熱效應(yīng)研究.pdf

1、探索新型室溫磁制冷材料是當(dāng)代科學(xué)研究的熱點(diǎn)課題之一。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的室溫巨磁熱效應(yīng)材料是具有高磁化強(qiáng)度的一級(jí)相變材料。我們?cè)噲D研究R(Fe,T)11化合物磁熱效應(yīng)，但在制備樣品的過程中發(fā)現(xiàn)用La(Fe,Si)11配比制備的樣品容易形成NaZn13型La(Fe,Si)13化合物。這使我們研究這種制備新工藝及用此工藝制備出試樣的磁熱效應(yīng)性能。本文主要報(bào)道用1:11化學(xué)配比制備的La(Fe,T)13(T為穩(wěn)定元素)化合物的制備條件與物相、晶體結(jié)構(gòu)、

2、磁性和磁熱效應(yīng)。 本文研究內(nèi)容和結(jié)果如下：(1)1:11化學(xué)配比的LaFe11-xSix(x=1.2，1.4，1.8，2.0)化合物在1373 K經(jīng)2小時(shí)退火后形成晶體結(jié)構(gòu)為NaZn13型結(jié)構(gòu)(空間群Fm3c)，并帶有少量的α-Fe相。隨著Si含量的增加，居里點(diǎn)從185 K線性增加到261 K。該系列化合物在外加磁場變化為0-1.5 T時(shí)，等溫磁熵變分別為15.4 J/kgK、11 J/kgK、2.4 J/kgK、1.9 J/k

3、gK。掃描電鏡和能譜分析表明：LaFe9.8Si1.2和LaFe9.6Si1.4的主相成分分別為LaFe10.8Si1.09和LaFe10.58Si1.78，化學(xué)配比非常接近1:13相。(2)對(duì)LaFe9.8Si1.2和LaFe9.6Si1.4化合物在1373 K分別退火2小時(shí)、50小時(shí)、100小時(shí)，并比較了其晶體結(jié)構(gòu)及磁熱效應(yīng)。結(jié)果表明：退火時(shí)間的延長可使α-Fe相的含量明顯減少，而且能增加其等溫磁熵變。(3)為了提高LaFe9.8S

4、i1.2和LaFe9.6Si1.4化合物的居里點(diǎn)，對(duì)化合物添加了適量的Co元素。對(duì)LaFe9.8-xCoxSi1.2(x=0.8，0.9)化合物進(jìn)行了掃描電鏡分析和能譜分析，主相成分分別為LaFe9.96Co0.11Si1.51和LaFe10.08Co0.15Si1.21，化學(xué)配比與1:13很接近。用朗道理論擬合了等溫磁化曲線及等溫磁熵變，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算值符合的很好。通過朗道系數(shù)的變化規(guī)律討論了Co元素對(duì)相變的影響。(4)研究了未退

5、火條件下的LaFe11-xSix(x=2.0，2.2，2.4，2.6，2.8，3.0，4.0，5.0)化合物的晶體結(jié)構(gòu)及其磁熱效應(yīng)。當(dāng)Si含量在2≤x<2.6時(shí)，化合物結(jié)晶為NaZn13型(空間群Fm3c)結(jié)構(gòu)。當(dāng)Si含量在2.8≤x≤5時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)為Ce2Ni17Si9型結(jié)構(gòu)。LaFe11-xSix(x=2.0，2.2，2.4)化合物的居里點(diǎn)分別為：260 K，255 K，240 K，等溫磁熵變分別為1.9 J/kgK，2.1J/kg

6、K和1.3 J/kgK。LaFe11-xSix(x=2.2，2.4)化合物的掃描電鏡和能譜分析表明：其主相成分為LaFe9.88Si2.17和LaFe9.35Si2.26。從以上研究可以得出結(jié)論：以化學(xué)配比La(Fe,T)11制備的化合物在低Si含量時(shí)，經(jīng)短時(shí)間退火即可得到單相性很好的NaZn13型La(Fe,T)13化合物。在高Si含量時(shí)不需要退火即可得到單相性很好的NaZn13型La(Fe,T)13化合物。所以這種制備方法對(duì)NaZn