磁熱材料LaCeFeSi和NiMnSn磁熵變性能研究.pdf

1、21世紀是綠色、高效、安全等高新技術(shù)應(yīng)用的時代,磁制冷技術(shù)是利用磁性材料的磁熱效應(yīng),通過磁化和去磁實現(xiàn)吸熱放熱而達到制冷目的,因此它不會產(chǎn)生氣體壓縮制冷的破壞臭氧等危害。磁制冷獨特的無污染、低噪聲、高效率等優(yōu)點將使其成為未來最有發(fā)展前景的一種制冷技術(shù)。尋找具有大磁熵變的磁熱材料做為制冷工質(zhì)是開發(fā)這一技術(shù)的主要課題。
　　 本論文從磁制冷材料原理出發(fā),介紹了磁制冷材料的發(fā)展歷史,解釋了相關(guān)的一些理論基礎(chǔ),再介紹了材料的制備、熱處理

2、、結(jié)構(gòu)測量、磁性測量方法等,對所得結(jié)果進行分析,摸索出了磁熱材料的居里溫度、相變溫度和磁熱效應(yīng)的一系列變化規(guī)律。具體的研究工作有:
　　 (1)采用高真空電弧熔煉法制備La0.8Ce0.12Fe11.4-xMxSi1.6(M=Mn,Cr,Ni)系列合金在1373 K真空退火5天后淬火,得到了NaZn13結(jié)構(gòu)。磁測量結(jié)果表明,Mn原子替代Fe能夠在制冷能力基本保持一致的前提下,實現(xiàn)制冷溫區(qū)的拓寬和居里溫度的降低；Cr原子替代使得該

3、合金在2 T外場下就達到了106 J/kg.K的最大磁熵變。Ni取代使合金由一級相變向二級相變轉(zhuǎn)變,提高了居里溫度并使熱滯和磁滯幾乎降為零。
　　 (2)利用高真空電弧熔煉法制備了Heusler合金Ni43Mn46VxSn11,Ni43Mn46SnHSix,Ni43Mn46Sn11Alx,合金在1173 K下保持2天后淬火,得到L21相。實驗結(jié)果表明:該系列合金在溫度下降后發(fā)生奧氏體和馬氏體結(jié)構(gòu)相變,相變溫度隨V添加后降低,但磁

4、熱效應(yīng)顯著增大,在3 T外場下Ni43Mn46V1.5Sn11的制冷能力為164.2 J/kg,平均磁滯損失只有12.0 J/kg。Si原子添加使相變溫度降低,但是存在磁滯的溫區(qū)變窄,磁滯損失總能力減少。Ni43Mn46Sn11Al0.6合金的居里溫度增加到202.5 K,3 T場下最大磁熵變也增加到23.6 J/kg.K,達到相變溫度和制冷能力的雙重提高。
　　 (3)利用高真空電弧熔煉正常5天淬火和熔煉后銅模吸鑄短時退火制備