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。

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。

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。

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).

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。

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。

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。

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.

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。

放电等离子烧结Gd/Gd_5Si_2Ge_2复合材料磁热效应研究

以高纯钆和Gd5Si2Ge2合金为原料,采用放电等离子烧结技术制备了两组元Gdx(Gd5Si2Ge2)1-x(x=0,0.33,0.5,0.7,1)层状复合磁制冷材料.通过自制的磁热效应测量仪器直接测量了复合材料在外加磁场1.5 T下的磁热效应(ΔTad).随着复合比例的变化,材料的最大绝热温变(ΔTad)从x=0.3时的1.6 K增加到x=0.7时的2.0 K,而最大绝热温变峰的位置从286K变到了293 K.同时,与单组元的Gd5Si2Ge2合金相比,随着钆的含量增加时,复合材料的最大绝热温变峰变宽.当x=0.7时,层状复合磁制冷材料在外加磁场1.5 T下的最大绝热温变(ΔT)在260-310K范围里从1.1 K变到2.0 K,这种材料非常适合作为室温磁制冷材料.

Magneto-Caloric Effect of Gd5Si2Ge2Compounds under Different Processing Conditions

The magneto-caloric effect of Gd5 Si2Ge2 compounds produced by various techniques is investigated in terms of their magnetization behaviors in the magnetic field from 0 to 2.0 T.The studied materials include arc-melted, annealed and sintered alloys.The results demonstrate that the Gd5Si2Ge2 alloys obtained under different processing conditions possess distinct magneto-caloric effect due to their various microstructures.Proper annealing treatment can enhance the magneto-caloric effect of the alloy remarkably.While the sintered alloy bears relatively lower value of magnetic entropy change ( △ SM) than arc-melted one.The magnetic entropy change of the annealed Gd5 Si2Ge2 alloy arrives the arrives the maximum value of - △SM = 15.29 J· kg-1· K-1 for magnetic field change under 2.0 T in the present work.

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%。

Fe_2P型磁致冷材料研究进展

MnFe(P,As,Ge,Si)合金是一类原料丰富、价格低廉、磁热性能优异的磁致冷材料.介绍了MnFe(P,As,Ge,Si)磁致冷材料的晶体结构、磁结构、磁相变、制备工艺及磁热性能优化方法等方面的研究进展.MnFe(P,As,Ge,Si)合金具有六方Fe2P型晶体结构;合金的居里温度在室温区附近随其成分变化连续可调;合金在磁相变过程中呈现巨磁热效应,磁热效应的物理本质是一级磁弹性相变;合金的制备工艺和成分对其综合磁热性能具有较大影响,经成分和工艺优化的MnFe(P,As,Ge,Si)合金是一种极具实用化潜能的新型室温区磁致冷材料.

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.

Er和Gd复合变质对Mg-3.2Si合金组织及性能的影响

通过金相、扫描电镜和电子探针等方法研究了稀土Er和Gd复合变质对过共晶Mg-3.2Si合金组织和力学性能的影响,并探讨了其变质机理。结果表明,在过共晶Mg-3.2Si合金中,添加约0.6%的Er时,初生Mg2Si相的尺寸由150μm减小到40μm,其形态由粗大树枝状变为不规则多面体形状;在此基础上,继续添加0.6%的Gd,可获得20-30μm的多面体初生Mg2Si相,变质效果最佳;但稀土添加过量,会出现过变质现象。其变质机理是稀土在初生Mg2Si相表面富集,影响其生长过程并改变其生长方式;合金凝固时,稀土Er、Gd的晶体结构相同,形成了连续固溶体。当加入0.6%的Er和0.6%的Gd时,合金的抗拉强度与伸长率分别达到112 MPa和3.2%。

The giant magnetocaloric effect in Gd_(5)Si_(2)Ge_(2)with low purity gadolinium

The giant magnetocaloric effect Gd5Si2Ge2 alloy was prepared with 99wt% low purity commercial Gd. Pow-der XRD and magnetic measurements showed that the Gd5Si2Ge2 alloy annealed at 1200℃ for 1 h had a significant magnetic- crystallographic first order phase transition at about 270 K. The maximal magnetic entropy change is 17.55 J·kg?1·K?1 under a magnetic field change of 0―5 T. The distinct increase of magnetic entropy change belongs to the first-order phase transition from the orthorhombic Gd5Si4-type to the monoclinic Gd5Si2Ge2-type after high temperature heat-treatment.

Gd对Mg-5Si合金组织和力学性能的影响

采用Mg-30Gd中间合金对过共晶Mg-5Si合金进行变质处理,考察了Gd对合金组织与力学性能的影响,并讨论了其变质机理。结果表明,Gd对过共晶Mg-5Si合金中初生Mg2Si相具有良好的变质作用。当加入2.0%的Mg-30Gd时,变质效果最佳,初生Mg2Si相的平均尺寸减小到25μm以下,其形态大部分为近球状,并且分布均匀,合金的抗拉强度和伸长率也达到了最大值,分别为105 MPa和3.1%。但是,当Mg-30Gd增加到3.0%时,初生Mg2Si相又转变为粗大的树枝晶形态。变质机理与稀土元素富集于初生Mg2Si相生长表面抑制优先生长晶向的生长,以及金属间化合物GdxSiy为初生Mg2Si相生长提供了异质形核核心有关。