旋转式室温磁制冷机用永磁磁路

随着室温磁制冷技术的发展,许多具有巨磁热效应的材料被开发出,但多是在高场强的超导磁体中获得的。为应用磁制冷技术到家用空调和冰箱,除了巨磁热效应的磁致冷材料外,设计出高场强的永磁磁路也尤其重要。针对旋转式室温磁制冷机,采用有限元方法设计并制作了具有较高场强的永磁磁路,在磁路工作气隙为20mm时,工作气隙中心的场强的计算值及实测值均高于1.5T,且计算值与实测值基本相符。

室温磁制冷高场强永磁磁路

在中空圆柱型磁场源(hollow cylindrical flux source)的基础上,设计并制作出用于室温磁制冷机(往复式和旋转式)的高场强永磁磁路,在磁路工作气隙为20mm时,工作气隙中心的场强的计算值及实测值均高于1.5T.

高能球磨Gd_5Si_(1.8)Ge_(1.8)Si_(0.4)合金的磁性能及相组成

采用电弧熔炼的方法制备了具有一级磁晶相变Gd5Si1.8Ge1.8Si0.4母合金,然后在不同时间条件下对其进行高能球磨,并研究球磨时间对该磁热合金的磁性能及相组成的影响。粉末XRD结果显示球磨没有改变Gd5Si2Ge2相,但拓宽了相应的布拉格衍射峰,这表明球磨后的合金的晶粒尺寸较小。另外,球磨后的合金中形成了一些非晶相。随着晶粒尺寸和磁畴的减小,与母合金相比,希望其滞后现象减小。

用于室温磁制冷机的高场强永磁磁路设计

把基于磁热效应的室温磁制冷技术应用到空调及家用冰箱上,除了开发出具有巨磁热效应的磁致冷材料(磁工质)外,高场强永磁磁路的设计与制造也是其关键。由于在空调及家用冰箱上采用结构复杂、价钱昂贵的超导磁体或电磁铁是不合适的,而传统永磁体回路的设计方法很难使永磁体产生较高的场强。本文在中空圆柱型磁场源(hollowcylindricalfluxsource)的基础上,设计出了用于室温磁制冷机(往复式和旋转式)的高场强永磁磁路,在磁路工作气隙为20mm时,工作气隙中心的场强分别为1 86T和1 97T。

磁热效应直接测量用液氮冷却脉冲磁体系统

介绍了一个液氮冷却脉冲磁体系统,用于磁性材料的磁热效应的直接测量。该磁体系统使用了相对小的脉冲电源(22kW),其脉冲间隔设为5档(1,2,3,4,5s)。螺线管孔径为20mm,实验测得该磁体系统能稳定工作到2.232T(在180A电流时),在螺线管中心直径为10mm的实验空间内,磁场的理论计算得到均匀度小于1%,满足了磁性材料磁热效应测试的需要。

永磁材料的性能对室温磁制冷机中磁化场的影响

在磁路结构相同的情况下,计算了体积、形状相同,但性能不同的NdFeB永磁材料所对应的气隙相同的磁路的场强分布,并比较了它们的场强大小,分析了影响场强的因素。表明在设计磁制冷永磁磁化场时,不必一味追求高磁能积材料,要综合考虑永磁材料的磁能积、矫顽力、剩磁等性能,从而为室温磁制冷机中磁化场的建立提供选材依据。

Gd_5Si_(1.8)Ge_(1.8)Sn_(0.4)合金的高温相变

为认识合金的高温相变,采用热分析技术对Gd5Si1.8Ge1.8Sn0.4合金可能的高温相变进行了定性研究,并利用高温XRD研究了合金在200～400℃之间的相结构。研究结果表明:升温过程中,Gd5Si1.8Ge1.8Sn0.4合金在200～300℃之间发生了由Gd5Si2Ge2-型单斜结构向Gd5Si4-型正交结构的转变。从而为探索材料方便快捷的制备工艺提供技术支持。

用于直接测量磁热效应脉冲磁体的理论设计

采用经典电磁场、有限元数值计算两种方法,设计了一种用于磁热效应直接测量的脉冲螺线管磁体.在螺线管磁体中心处,磁感应强度的计算值及测量值均在2.2T左右(180A电流时),且它们之间的误差很小;在以螺线管中心为球心,直径为10mm球内,磁感应强度的均匀度优于1%,达到了脉冲磁体的设计要求.

托卡马克装置弹丸加料系统中一种新的低温制丸技术的探索

提出了一种新的低温制丸技术磁制冷技术 。

铸态Mg-Sn二元合金的显微组织与力学性能

通过光学显微金相定量分析、SEM扫描电镜及EDX分析、XRD分析以及抗拉强度、显微硬度测试等实验手段,研究添加量0～10%（wt）Sn的铸态Mg-Sn二元合金的显微组织与力学性能.实验结果表明,显微硬度随Sn的增加而增加,Mg2Sn的第二相强化是主要原因.Sn≤5%（wt）时,合金的抗拉强度和伸长率随Sn的增加而增加,Sn的细晶强化起到了主要作用.Mg-10%Sn的抗拉强度、特别是伸长率降低,细晶强化作用消失和脆性的Mg2Sn颗粒数量增多是主要原因.

磁制冷发展现状及趋势:Ⅱ磁制冷技术

简要介绍了磁制冷实现的原理 ,概括了磁制冷与气体压缩制冷的差异 ,比较了 4种磁制冷循环的优缺点及适用场合 ,重点评述了室温温区磁制冷样机的研究进展 ,分析了磁制冷的关键技术 ,最后给出了磁制冷的潜在市场并展望了发展趋势。

Nd和Ce对AZ91镁合金组织和力学性能的影响

利用SEM和XRD等方法研究了总含量为2.5%的单独或复合加入Nd和Ce的AZ91镁合金的铸态显微组织和相组成,并测试和分析了合金的室温力学性能。结果表明,单独加Nd和单独加Ce的AZ91合金中形成的稀土相分别是块状的Al2Nd相和针状的Al11Ce3相,二者混合加入时两种稀土相同时出现,两种稀土相的相对含量与两种RE元素的相对含量相关。当混合加入Nd和Ce时,合金的Al2Nd相中的部分Nd和Al11Ce3相中的部分Ce分别被Ce和Nd置换;Nd和Ce的加入可以明显改善AZ91合金的力学性能,其原因与稀土相消耗基体中部分Al、RE的晶粒细化、弥散强化等有关。其中AZ91+1.0Nd+1.5Ce合金的力学性能最好,其铸态合金的抗拉强度和伸长率分别达到240MPa和11%。

热处理对Mg-5wt%Sn合金组织与显微硬度的影响

研究了固溶处理(460-500℃保温1-96h)加人工时效处理(210-290℃保温1-160h)对Mg-5wt%Sn合金组织演变的影响及组织与显微硬度之间的关系。结果表明,经480℃过固溶处理后,合金中的Mg2Sn相基本溶解,随后的时效处理过程中Mg2Sn相以弥散形式析出。Mg-5wt%Sn合金具有明显的时效硬化特征:经480℃固溶处理后,时效温度采用210℃时,保温96h后显微硬度达到峰值为77.4 HV0.01;时效温度为250℃时,保温16h后显微硬度达到峰值为76.6 HV0.01;时效温度采用290℃时,保温4h后达到峰值为60.2 HV0.01。合适的时效处理制度能明显提高合金的显微硬度。

AZ91+0～2.0%La铸造镁合金的组织和力学性能

利用SEM和XRD等方法研究不同La添加量的AZ91+xLa(x=0%,0.3%,0.5%,0.7%,1.0%,1.5%,2.0%)(质量分数,下同)镁合金的铸态显微组织和相组成,并测试和分析合金的室温力学性能。结果表明:AZ91合金中加入0.3%～2.0%的La后,合金的晶界和枝晶界析出Al11La3化合物,其形态随La含量的增加从针状向片状过渡,同时β-Mg17Al12相的体积分数及尺寸随La加入量的增加而减小。此外,La的加入可明显细化AZ91合金的显微组织,其最佳加入量为1.0%～1.5%。稀土La的加入可以明显改善AZ91合金的力学性能,其原因与稀土细化组织、改变β-Mg17Al12相的体积分数及尺寸、弥散强化等有关。在本试验研究的合金中,AZ91+1.5%La合金力学性能最好,其铸态合金的抗拉强度和断裂延伸率分别达到226MPa和7.5%。

AE42和Mg-Al-RE-Ca合金的压入抗蠕变性能

用压入蠕变的方法研究了AE42合金和在AE41合金中加入0.4%～1.2%Ca的(质量分数,下同)Mg-Al-RE-Ca合金的抗蠕变性能,并利用光学显微镜,XRD和SEM(带EDS)对合金蠕变前后的组织结构进行了分析。结果表明:随着Ca添加量的提高,Mg-Al-RE-Ca合金的压入抗蠕变性能也不断提高,Mg-Al-RE-Ca合金在150℃和175℃时的压入抗蠕变性能优于AE42合金。压入蠕变前后的组织结构分析表明:AE42合金中Al11Nd3相在高温下不稳定会分解,造成抗蠕变性能下降;而在稀土含量相对少的Mg-Al-RE-Ca合金中,形成热稳定性好的Al2Ca,改善了合金的抗蠕变性能。

Zr对Mg-5Sn合金显微组织与力学性能的影响

研究了含Zr0.4%～1.2%的Mg-5Sn合金(质量分数,%,下同)的显微组织和力学性能。显微组织观察表明,Zr元素能够起到明显的晶粒细化作用。扫描电镜EDS分析和XRD分析验证了这一结果。力学性能测试结果表明:随着合金中Zr含量的增加,抗拉强度及延伸率都有提高,延伸率提高更显著,Zr的晶粒细化起了主要作用;而合金的显微硬度基本不变,其原因是在合金中没有明显数量的硬质相出现。

Ca对Mg-4Al-1RE合金的组织和力学性能的影响

通过配置6种成分的合金进行的试验发现,铸态AE41合金的显微组织具有典型的树枝晶特征,由αMg基体和针状的Al11RE3相组成。AE41合金中加入少量的Ca后,合金的组织得到了细化,同时有新的热稳定相Al2Ca形成。Al2Ca有两种形貌:一种是骨骼状,主要沿晶界分布;另一种呈颗粒状,主要存在于晶粒内部。加入Ca后合金的室温和高温屈服强度以及高温瞬时抗拉强度得到改善,但是同时也降低了合金的塑性。

Sn合金化对Gd_5Si_2Ge_2磁致冷材料结构和性能的影响

以商业纯Gd为原料,采用非自耗电弧炉氩气保护下熔炼了Gd5Si2Ge2-xSn(xx=0.2,0.5,1)和Gd5Si2-yGe2Sny(y=0.1,0.2,0.5)系列合金,研究Sn合金化对Gd5Si2Ge2晶体结构和磁热性能的影响。粉末XRD结果表明:Sn代Ge样品具有正交Gd5Si4型结构;Sn少量代Si(y=0.1,0.2)的样品具有单斜Gd5Si2Ge2型结构;Gd5Si1.5Ge2Sn0.5则为单斜和正交的混合结构。用超导量子磁强计(SQUID)测定了样品的M-T和不同温度的M-H曲线,结果表明:Gd5Si2Ge2-xSnx(x=0.2,0.5,1)不具有巨磁热效应;Gd5Si1.9Ge2Sn0.1合金的最大磁熵变达15.3J/kg·K(0T^5T),具有巨磁热效应。

室温磁致冷材料的研究现状及发展趋势

系统总结了室温磁致冷材料的研究现状、存在的问题以及在磁制冷机中的应用情况。对磁热效应的物理本质、影响因素、改善措施进行了归纳。结合磁致冷材料及其在样机中应用的最新进展,预测了室温磁致冷材料的发展趋势。

耐热铸造镁合金的研究应用进展

介绍了耐热镁合金的蠕变特点及其强化方法,分析了Mg-Al系、Mg-Zn系和Mg-RE系合金耐热性能改善的组织结构因素,探讨了现有耐热镁合金存在的问题和新型耐热镁合金研究开发的方向。