变形Mg-1.5Zn-0.2Gd合金的组织性能及再结晶过程

利用金相显微镜、SEM和万能拉伸机等手段对Mg-1.5Zn-0.2Gd合金热轧、退火后的显微组织、结晶组织及力学性能等进行了研究。结果表明:Mg-1.5Zn-0.2Gd合金经450℃热轧和350℃退火60 min后,其性能得到显著提高,织构极密度显著降低,最大值仅为2.3;基面织构沿着TD方向发生分裂,角度大约为30°;经热轧、退火处理的合金在室温下的屈服强度和抗拉强度低于热轧状态,但表现出良好的延伸性,延伸率达29.1%;退火过程中非基面取向的晶粒在原始大角度晶界位置形核长大,是Mg-1.5Zn-0.2Gd合金织构得到优化的关键原因.

(Fe1-xMnx)2Gd合金的结构、磁性能及磁致伸缩性能

采用真空氩弧熔炼的方法制备了(Fe1-xMnx)2Gd(x=0.00,0.15,0.30,0.45)合金样品,在800℃下进行热处理10 h。利用X射线衍射仪及Rietveld结构精修、扫描电镜及能谱仪(SEM/EDS)、综合物性测量系统(PPMS)、电阻应变法研究了(Fe1-xMnx)2Gd系列合金的结构、磁性能及磁致伸缩性能。结果表明,对于Mn名义含量x为0.15,0.30的样品,EDS测定显示Mn的实际含量分别为0.138、0.279,结构精修的对应结果为0.143、0.295,证明了精修结果的准确性。当x≤0.3时,(Fe1-xMnx)2Gd合金具有典型的Mg Cu2型面心立方(fcc)晶体结构,随着Mn含量x的增加,该系列化合物的晶胞体积V和晶胞参数a增大,但始终保持fcc结构不变。(Fe1-xMnx)2Gd(x=0.00,0.15,0.30)饱和磁化强度Ms随Mn替代量的增加而逐渐降低,Ms分别为67.67、63.06、58.12emu/g。当室温条件下外加磁场为200Oe时,(Fe1-xMnx)2Gd(x=0.00,0.15,0.30)合金的磁致伸缩系数趋向饱和,且随着Mn含量的增加,饱和磁致伸缩系数逐渐减小。

快淬低纯Gd_5Si_2Ge_2合金的结构和磁熵变

采用纯度为99%的低纯稀土金属Gd经电弧炉熔炼获得Gd5Si2Ge2母合金,然后通过快淬研究快淬工艺对低纯Gd5Si2Ge2合金结构与磁熵变的影响.粉末衍射结构分析表明,铸态Gd5Si2Ge2合金由Gd5Si2Ge2相、Gd5(Si、Ge)3相和Gd(Si、Ge)相所组成;而甩带速度为25、40m/s的合金均为Gd5Si4型正交相.用最小二乘法计算得两种不同快淬速度合金的晶格常数没有明显差异.甩带速度为40m/s的Gd5Si2Ge2合金的居里温度(Tc＝305K)在室温区间,等温磁熵变为7.25J/kg·K(0～5T).

快速凝固Gd_5Si_2Ge_2合金的显微组织与相组成

研究了在真空电弧炉和快淬炉2种快速凝固条件下制备的Gd5Si2Ge2合金的显微组织与相组成。结果表明,Gd5Si2Ge2合金在电弧炉熔炼条件下,具有不同质量的样品可以获得不同的显微组织与相组成。不同速度下,快淬甩带实验表明,在小于40m/s的快淬速度下,Gd5Si2Ge2合金为单斜Gd5Si2Ge2-型晶体结构;在50m/s的快淬速度下Gd5Si2Ge2合金包含Gd5Si4-型和Gd5Si2Ge2-型两相。证实了冷却速度对Gd5Si2Ge2合金的相组成有重要影响。

添加元素Sn对Gd_5Si_2Ge_2合金磁热效应的影响

为了解决Gd5Si2Ge2磁制冷合金居里点低,制冷温区狭窄问题,采用合金化的方法,利用添加元素Sn代替Si或Ge,提高了Gd5Si1.9Ge2Sn0.1材料的居里温度,同时保持工质材料Gd5Si2Ge2的巨磁热效应,并相对于Gd5Si2Ge2合金的制冷温区有了很大的拓展。

Gd_5Si_2Ge_2合金的显微组织与磁热效应优化研究

以高纯蒸馏Gd为原料制备了Gd5Si2Ge2合金,研究了不同热处理工艺对合金的显微组织结构及磁热效应的影响。利用扫描电子显微镜及电子能谱对合金的显微组织结构及成分进行了测试。利用振动样品磁强计测量了合金在250K^290K范围内的等温磁化曲线,并根据麦克斯韦方程对其磁熵变进行了计算。研究发现,通过适当的热处理,合金的显微组织得到充分地均匀化,合金中的杂质相得到有效去除。因此,磁熵值较铸态提高将近200%,磁有序温度下降约10K。

非化学计量比Gd_5Si_2Ge_2合金的磁热性能研究

在使用纯度为99.94%(质量分数)的国产稀土金属Gd的基础上,研究了非化学计量比的Gd5Si2Ge2合金的磁热效应。结果表明:适量的非化学计量比可以使合金保持一级磁相变的特征并表现出巨磁热效应,而且还使居里点有所提高。

冷却速率对Mg_(97)Gd_2Zn_1合金凝固组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、硬度和压缩试验,研究了冷却速率对Mg97Gd2Zn1合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明,在18～112℃/s的冷却速率范围内,Mg97Gd2Zn1合金的初生相呈树枝晶状,随着冷却速率的提高,二次枝晶间距逐渐减小;合金的第二相随着冷却速率的提高得到明显的细化;Mg97Gd2Zn1合金的强度和硬度随着冷却速率的提高而增加。

Gd_3Al_2系合金磁热效应的比较

用真空高频磁悬浮炉制备了Gd3+xAl2-x(x=0,0.1,0.2,0.3)合金、Gd3-XZnxAl2(x=0、0.1、0.3、0.6)合金和Gd3-xMnxAl2(x=0、0.1、0.2、0.3、0.6)合金。用直接测量法测量了在1.5 T磁场下这3组合金的磁热效应。结果表明,在1.5 T磁场下,Gd3+xAl2-x合金中X=0.1时,其最大绝热温度变化ΔTad最高,为2.1 K;Gd3-xMnxAl2合金中Gd2.7Mn0.3Al2的居里温度Tc最高,达到290 K。

Gd5Si2Ge2巨磁熵变合金的粒度效应研究

GdSiGe系合金的发现为磁致冷的常温范围实用化发展提供了可能,但目前其成型方面还有一定的问题.根据合金成型特点,本文研究了磁制冷材料Gd5Si2Ge2合金的颗粒尺寸对其磁热效应的影响,从而为磁制冷材料的加工成型和粒度范围提供了实验依据.结果表明,Gd5Si2Ge2合金的磁热效应在微米级随着粒度的增大而减小.

稀土室温磁制冷材料Gd_3Al_2系列合金研究现状

针对室温磁制冷材料的研究现状,设计了以Gd3Al2合金为基础,通过加入Gd、Mn、Si和Zn等合金元素形成Gd3Al2系列合金,寻找合适的低磁场下的室温磁制冷材料。

钒合金化对Gd_5Si_2Ge_2巨磁热效应合金结构和性能的影响

Gd5Si2Ge2合金的发现为常温范围磁制冷实用化发展提供了可能,然而其居里温度有待进一步提高。本文就添加钒进行合金化对它的改性作用开展了初步研究。结果表明:Gd5(Si2-xGe2-xV2x)合金(x≤0.03)能保持母相Gd5Si2Ge2的晶体结构,但显微组织却随钒的加入而发生显著改变;钒合金化使合金居里温度由～3℃提高到～18℃,同时磁化强度水平升高,居里点附近磁化强度变化陡度增大。

B元素的添加对Gd5．1Si2Ge2合金磁热性能的影响

研究了B元素的添加对Gd5.1Si2Ge2合金的晶体结构和磁热效应的影响。XRD表明:对于Gd5.1Si2Ge2-xBx系列合金,少量的B(x=0.01)替代Ge的样品具有单斜Gd5Si2Ge2结构。随着B含量的增加,合金中开始出现正交结构的Gd5Si4相,居里温度也从285K(x=0.01)提高到303K(x=0.15),增加幅度为18K;相应地绝热温变从2.4K下降到2K(1.2T),仍然保持着较大的绝热温变。对于Gd5.1Si2-yGe2By系列合金,少量的B替代Si的样品具有Gd5Si2Ge2型的单斜结构。随着B含量的增加,合金中出现了低温反铁磁性Gd5Ge3相,居里温度和绝热温变呈现下降趋势。

Gd_2Co_2Al合金的磁相变及磁热效应

电弧炉熔炼的Gd2Co2Al合金在铸态条件下即为W2Co2B型单相正交结构。变温磁化曲线表明,当外加磁场为0.01和0.1T时,可以在40、77和215K附近观察到磁相变;而外加磁场增加到1T以上时,40和215K温度处的磁相变消失。在排除第二相相变的前提下,推测215和77K处的相变对应Gd2Co2Al合金中Co和Gd次晶格的磁有序相变,而40K处的相变可能是由于自旋重取向产生。在0～5T磁场变化下,Gd2Co2Al合金在77K附近的最大磁熵变(-ΔSMmax)为10.7J/kgK,相对制冷量的值为5.4×102J/kg,表明该合金适合作为工作在液氮温区附近的磁致冷工质。

四川大学利用低纯钆制得巨磁熵变Gd5Si2Ge2合金

最近，四川大学材料科学与工程学院的研究人员采用质量分数99％的低纯度普通商业Gd为原料，制备出具有巨磁熵变的Gd5Si2Ge2磁致冷合金，该材料居里温度268K，5T磁场变化下的最大磁熵变为17．6J／kg．K，达到了美国Ames国家实验室1997年在Phys．Rev．Lett上报道的水平，文中报道用质量分数99．99％的高纯Gd制备Gd5Si2Ge2合金的磁熵变为18．5J／kg·K。

Mn掺杂对Fe2Gd晶体结构和磁相关性能的影响

为了探索Mn掺杂对Fe2Gd晶体结构及磁相关性能的影响,以铁磁性Fe2Gd为母相,掺入反铁磁性Mn元素替代部分Fe元素,通过氩弧熔炼法制得(Fe1-xMnx)2Gd(x=0,0.1,0.15,0.2,0.3,0.4,0.5)系列合金,在650℃下保温90 h后淬火。利用X射线衍射仪(XRD)和Rietveld全谱拟合精修方法分析该合金的结构,利用振动样品磁强计(VSM)和电阻应变片法分析Mn含量对Fe2Gd合金磁性能和磁致伸缩性能的影响。研究结果表明,(Fe1-xMnx)2Gd系列合金保持了Fe2Gd的MgCu2型立方结构,空间群为Fd-3m,点阵常数和晶胞体积随着Mn含量的增加而增大。该系列合金为软磁材料,在室温和2 T磁场下磁矩接近饱和,最大比磁化强度约为71 A·m2/kg,最大磁致伸缩系数约为5.5×10-5,并随着Mn含量的增加磁矩和磁致伸缩系数逐渐下降。

Gd_5Si_(1.975)Ge_(1.975)T_(0.05)(T=Ni、Fe、Cr、Mn、Co)合金的结构及磁热效应

研究了Gd5Si1.975Ge1.975T0.05(T为Ni、Mn、Cr、Co、Fe)合金的结构及磁热效应。XRD结果显示:当T元素的原子序数为偶数时,合金形成了单一的Gd5Si2Ge2单斜结构;而当原子序数为奇数时,则为Gd5Si2Ge2单斜结构和正交结构的混合相。在拥有单一相的合金中均发现了巨磁热效应,然而在具有混合相的合金中由于未能发生一级结构相变而导致了低的磁熵变。此外,Gd5Si1.975Ge1.975Cr0.05合金的磁制冷量达到了112J/kg,相对于Gd5Si2Ge2合金提高了50%。

ECAP加工Mg_(96.8)Gd_2Zn_1Zr_(0.2)合金的腐蚀行为研究

设计和熔炼了含LPSO(长周期堆垛有序结构)增强相的Mg_(96.8)Gd_2Zn_1Zr_(0.2)(原子分数,%)合金,采用等通道转角挤压(ECAP)技术对其进行了1至16道次的挤压加工,获得了超细晶合金试样,继而对比分析了其显微组织和耐蚀性。研究表明,随着挤压道次的增加,合金组织逐步得到细化和均匀化,粗大的X-Mg_(12)ZnGd相经历了变形-断裂-破碎-弥散的过程;ECAP后的合金由于铸造缺陷减少,表现出了更高的耐蚀性,其耐蚀性随挤压道次的增加先增后降。

低纯Gd制备Gd_(5)Si_(2)Ge_(2)的结构与磁热性能

以低纯度普通商业纯Gd(99%)为原料制备Gd_5Si_2Ge_2合金,研究了低纯Gd_5Si_2Ge_2合金的相组成、磁相变特征和磁热性能.粉末X-射线衍射和磁性测量结果表明,经1200℃,1h退火处理后,低纯Gd_5Si_2Ge_2合金具有Gd_5Si_2Ge_2型主相、在268K存在一级磁晶相变.据磁相变温度附近的磁化曲线计算,低纯Gd_5Si_2Ge_2合金在5T磁场变化下的最大磁熵变为17.55J·Kg^(-1)·K^(-1),具有巨磁热效应.