NaZn-,13-型La(Fe，Ge，Al)-,13-B-,y-系列合金的結(jié)構(gòu)和磁熱效應(yīng).pdf

1、由于NaZn13型立方結(jié)構(gòu)的La(Fe,Al)13系列合金有較高的磁熱效應(yīng)，并且價(jià)格低廉、環(huán)境友好，所以有望成為優(yōu)良的磁制冷材料。據(jù)文獻(xiàn)記載，La(FexAl1-x)13系列合金，在0.46＜x＜0.92的范圍內(nèi)大概可分為三個(gè)磁性的區(qū)域：(Ⅰ)0.46＜x＜0.62的區(qū)域內(nèi)主要是鐵磁性為主，且存在鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判缘亩?jí)相變；(Ⅱ)0.62＜x＜0.86的區(qū)域內(nèi)合金的居里溫度先是隨著x的增加而先升高后降低，在x＞0.84時(shí)鐵磁性完全被破

2、壞，出現(xiàn)了混磁性；(Ⅲ)0.86＜x≤0.92的區(qū)域內(nèi)主要是反鐵磁性。本文通過對(duì)LaFe13-xAlx系列合金制備工藝的改變，主要研究了區(qū)域Ⅰ內(nèi)的內(nèi)容。通過添加間隙原子B以及Fe位原子的替代，系統(tǒng)的研究了La(Fe,Ge,Al)13By系列合金的磁性和磁熱效應(yīng)。以廉價(jià)、高純度的La和過渡金屬作為原材料，使用熔煉法制備了LaFe13-xAL(x=1.75，1.85，2.50，2.75，3.25，3.75，4.0)，LaFe9.75Al3.

3、25By(y=0，0.03，0.10，0.20，0.30，1.00)，LaFe13-xAlxB0.01(y=0，1.75，2.25，2.50，3.00，3.25)，以及La1.1Fe11.4Si1.55Ge0.05合金和LaFe9.75-xGexAl3.25(x=0，0.05，0.10，0.12)等合金。利用X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)成份分析和振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)等磁性測(cè)量手段分別研究了化合物的結(jié)構(gòu)、磁性和磁熱

4、效應(yīng)。
　　 研究結(jié)果表明：LaFe13-xAlx(x=1.75，1.85，2.50，2.75，3.25，3.75，4.00)系列化合物的主相仍保持NaZn13型立方結(jié)構(gòu)，對(duì)于Al含量較少的樣品，含有少量的α-Fe相。居里溫度隨著Al含量的增加由210 K(x=1.75)近線性的增加到255 K(x=3.25)，然后下降；磁熵變趨于先升高后降低趨勢(shì)。對(duì)LaFe13-xAlx(x=1.85，1.90，2.00)在1373K下分別退

5、火20小時(shí)，30小時(shí)的晶體結(jié)構(gòu)做了對(duì)比。
　　 研究結(jié)果表明：LaFe9.75Al3.25By(y=0，0.03，0.10，0.20，0.30，0.50，1.00)系列合金的晶格常數(shù)隨著B含量的增加而逐漸增大。居里溫度隨著B的增加分別從253 K(y=0)升高到260 K(y=0.03，0.10)。該系列化合物的熱滯很小，B的添加對(duì)其熱滯幾乎沒有影響。在外加磁場(chǎng)變化為0-1.5 T時(shí)，等溫磁熵變的最大值分別從1.45 J/kgK

6、(y=0.03，0.10)逐漸下降到1.30J/kgK(y=0.50)和1 J/kgK(y=1.00)。該系列合金B(yǎng)含量較低時(shí)，在居里溫度(Tc)以上不存在場(chǎng)致變磁轉(zhuǎn)變特性。隨B含量增加到0.30，居里溫度開始降低。
　　 研究結(jié)果表明：LaFe13-xAlxB0.10(x=0，1.75，2.25，2.50，3.00，3.25)合金，除存在少量的α-Fe相外，均成了NaZn13型立方結(jié)構(gòu)。通過改變Al的含量可有效地調(diào)節(jié)使LaFe

7、13-xAlxB0.01系列合金的居里溫度，使其接近室溫。同時(shí)發(fā)現(xiàn)該系列合金具中的LaFe10Al3B0.01有很大的磁熵變，在1.5 T下磁熵變-△SM=2.7 J/kgK。
　　 我們也用由少量的Ge來替代Si，研究了La1.1Fe11.4Si1.55Ge0.05合金的結(jié)構(gòu)與磁熱性能。粉末X射線衍射結(jié)果表明，在1273K真空退火處理10天后，合金La1.1Fe11.4Si1.55Ge0.05主相為NaZn13型立方結(jié)構(gòu)，存在

8、微量的α-Fe相。在磁場(chǎng)變化0-1.5 T下，根據(jù)等溫磁化曲線通過Maxwell關(guān)系式計(jì)算得出最大磁熵變-△Smmax=9 J.kg-1.K-1，并討論了合金在居里點(diǎn)附近磁性的轉(zhuǎn)變特性。Ge替代Si后該合金在其居里溫度Tc處-△SM-T曲線半高寬增大，使合金的相對(duì)制冷能力RCP(S)有所提高。
　　 研究結(jié)果表明：LaFe9.75-xGexAl3.25(x=0，0.05，0.10，0.12)系列合金在高溫下退火30小時(shí)候具有Na