(La,R)(Fe,Mn,Si)13Hx合金及粉末粘結(jié)樣品磁熱性能的研究.pdf

1、具有 NaZn13型立方結(jié)構(gòu)的 La(FexSi1-x)13基合金因其原材料價格十分的低廉并且具有十分廣泛的來源、無毒害作用、居里溫度連續(xù)可調(diào)、并且相對于其它磁制冷材料具有更好的磁熱性能而受到人們廣泛關(guān)注，是一種十分具有應(yīng)用前景的室溫磁制冷材料。本文主要研究了La(FexSi1-x)13基合金氫化物及其粉末粘結(jié)樣品的磁熱效應(yīng)。
　　通過制備獲得 La0.9Ce0.1Fe11.7Si1.3H1.8和La0.9Ce0.1Fe11.41

2、Mn0.29Si1.3H1.8合金，然后利用粘結(jié)技術(shù)分別獲得兩種氫化物的粉末粘結(jié)樣品。粘結(jié)前后樣品具有相同的主相結(jié)構(gòu)，均為NaZn13型立方結(jié)構(gòu)，且氫化物和粘結(jié)樣品中存在少量的雜相α-Fe。兩種樣品粘結(jié)后的最大抗壓強(qiáng)度分別為320MPa和332MPa，比塊狀的LaFe10.99Co0.91Si1.1B0.2合金的抗壓強(qiáng)度分別高出10％和14%。通過添加Mn來替代樣品中的部分Fe原子，粘結(jié)后的La0.9Ce0.1Fe11.7Si1.3H1

3、.8居里溫度由325K下降到279K。粘結(jié)后樣品的最大磁熵變與氫化物合金相比略微降低了，但是仍然保持一個較高的值，分別為8.8 J/kgK和7.9 J/kgK；并且在0到1.5T外磁場下兩種粘結(jié)樣品具有相同絕熱溫變值，為2.6 K。因此，粘結(jié)后的樣品不僅能保持較高的磁熱效應(yīng)，同時還具有更好的機(jī)械性能，這對于粘結(jié)樣品在磁制冷機(jī)中的應(yīng)用是十分有利的。
　　利用吸氫技術(shù)和粘接技術(shù)分別獲得 La1-yCeyFe11.41Mn0.29Si1

4、.3Hx(y=0.0,0.1,0.2,0.3,0.4)和La0.9Ce0.1Fe11.7-zMnzSi1.3H1.8(z=0.27,0.29,0.31,0.33,0.35)合金及其粉末粘結(jié)樣品。在y≤0.3時，通過增加樣品中的 Ce含量，樣品的晶格常數(shù)逐漸降低同時其居里溫度逐漸的降低，這是由于Ce的原子半徑要比La的小；但其磁熵變逐漸升高，由于Ce原子增強(qiáng)了樣品在其居里溫度以上的巡游電子變磁轉(zhuǎn)變；而當(dāng)y超過0.3以后，樣品的磁熱性能會大

5、幅度下降，由于樣品中的Ce含量過高，導(dǎo)致樣熱處理后的樣品中析出大量的α-Fe。同時可以看到，粘結(jié)后樣品的磁熱性能要略低于粘結(jié)前氫化物合金的磁熱性能。當(dāng)樣品中Ce一定時，樣品的居里溫度隨 Mn含量增加呈現(xiàn)出線性降低的規(guī)律，這表明通過調(diào)節(jié)樣品中 Mn元素的含量可以對樣品的居里溫度在室溫附近進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。而在Mn含量增加的過程中，樣品的磁熱性能呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，但是降低的量很小，與其他磁制冷材料相比，在相同的溫度范圍內(nèi)粘結(jié)樣品仍然保持較

6、高的磁熱效應(yīng)。因此，該系列的樣品是一種十分有應(yīng)用前景的室溫磁制冷材料。
　　La0.9Ce0.1Fe11.44Si1.56合金及其氫化物的主相均為NaZn13型立方結(jié)構(gòu)，吸氫后合金的晶格常數(shù)及晶胞體積增大，其居里溫度明顯升高，在室溫空氣中放置一段時間后，仍能保持良好的穩(wěn)定性；La0.9Ce0.1Fe11.44Si1.56Hy在加熱過程中從483K到708K一直處于失重狀態(tài)，經(jīng)計算氫化物的失重百分比比為0.19%；通過提高放氫溫度，