La-Fe基NaZn_(13)型化合物的磁场诱导熵变研究

围绕具有一级磁性相变的La-Fe基NaZn13型化合物的磁场诱导熵变研究,从室温磁制冷目的出发讨论了材料研究和熵变机制。La-Fe-Si在190K附近5T磁场下的熵变值可达29J.kg-1.K-1。用少量Co替代Fe,可以获得室温附近5T磁场下熵变为15J.kg-1.K-1的大熵变材料。这类材料中的熵变主要由磁有序熵变和晶格熵变组成。分析了一级磁性相变体系中磁有序熵变和晶格熵变对总熵变的贡献,并发现大的熵变来源于被晶格贡献抵消后的磁有序熵变。

Heusler合金Ni-Mn-Ga和NaZn_(13)型化合物La(Fe,Co,M)_(13),M=Si,Al的巨大磁熵变(英)

在Heusler合金Ni Mn Ga和NaZn1 3型化合物La(Fe,Co,M)1 3,M =Si,Al中很宽温度区间发现巨大磁熵变△S。这两种材料在室温区的磁熵变△S均显著地超过单质稀土Gd并达到著名的磁热效应材料Gd5Si2 Ge2 合金的磁熵变幅度.Heusler合金Ni Mn Ga中的巨大磁熵变来源于具有一级相变特征的马氏结构相变。NaZn1 3型化合物La(Fe,Co,M)1 3,M =Si,Al中异常巨大的磁熵变与合金中的强的磁晶耦合相关,表现为居里温度附近晶格的巨大负膨胀。材料的低价格和其巨大磁熵变表明,Heusler合金Ni Mn Ga和NaZn1 3型化合物La(Fe,Co,M)1 3,M =Si,Al在很宽的高温区,尤其在室温区作为磁制冷工质非常有吸引力。

La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(13-x)Si_x金属间化合物的晶体结构和磁熵变研究

通过X射线衍射和磁性测量等手段对金属间化合物La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(13-x)Si_x(x=1.8、2.0)的结构和磁性进行了研究。结果表明,经过对铸态样品进行24h短时间退火所得的金属间化合物La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(13-x)Si_x(x=1.8、2.0)晶体均为单相立方NaZn13型结构;Si含量的增加,导致晶格体积收缩,居里点升高。当x=1.8时,该化合物在居里温度Tc约175K具有大的磁熵变︱ΔSM︳,在1T的磁场下︱ΔSM︱max为4.79J/kg·K,大的磁熵变来源于Tc处磁化强度的陡峭变化和Tc以上磁场诱发的巡游电子变磁转变。

La_(0.8)Pr_(0.2)Fe_(13-x)Si_x金属间化合物的晶体结构和磁熵变研究

通过X射线衍射和磁性测量等手段对所制备的金属间化合物La0.8Pr0.2Fe13-xSix（x=1.8,2.0）的结构和磁性进行了研究。结果表明,在1373K温度下,经过5天退火所得的金属间化合物La0.8Pr0.2Fe13-xSix（x=1.8,2.0）晶体均为单相立方NaZn13型结构;另当Si含量由1.8变为2.0时,引发了晶格体积收缩,居里点升高。当x=1.8时,该化合物在居里温度Tc为210K处具有大的磁熵变｜ΔSM｜,在0-1.5T的磁场下｜ΔSM｜max为10.43J/（kg·K）。当x=2.0时,该化合物在居里温度Tc为226K处具有最大的磁熵变｜ΔSM｜,在0-1.5T的磁场下｜ΔSM｜max为5.23J/（kg·K）。大磁熵变来源于Tc处磁化强度的陡峭变化和Tc以上磁场诱发的巡游电子变磁性转变。

La_(0.8)Ce_(0.2)(Fe_(1-x)Co_x)_(10.5)Si_(2.5)金属间化合物晶体结构和磁熵变特性研究

通过X射线衍射和磁性测量等手段对金属间化合物La0.8Ce0.2(Fe1-xCox)10.5Si2.5(x=0,0.02,0.04,0.06)系的结构、磁性以及磁熵变进行了研究。实验发现,La0.8Ce0.2(Fe1-xCox)10.5Si2.5系的晶体结构均保持立方NaZn13型结构。随着Co含量x的不断增大,晶格常数将单调减小,居里温度TC呈单调增加。当x=0.02时,该化合物在居里温度TC^239 K具有较高的磁熵变︱ΔSM︱,在1 T的磁场下(ΔSM)max为2.87 J.kg-1.K-1。当x=0.04和0.06时,居里温度在室温附近,磁熵变有了一定程度的降低,但仍有可观的磁熵变。最后,对该系列合金作为近室温磁制冷工质的可能性作了适当地探讨。

CeFe10．5Si2．5金属间化合物晶体结构、磁性和磁熵变特性研究

通过X射线衍射和磁性测量等手段对金属间化合物CeFe10.5Si2.5的晶体结构、磁性以及磁熵变进行了研究。结果表明,经过对铸态样品进行12 h退火所得的金属间化合物CeFe10.5Si2.5晶体为单相立方NaZn13型结构;在1.5 T外磁场下居里温度TC^206 K附近的最大等温磁熵变为10.7 J.kg-1.K-1,并随着外磁场的增大而迅速增大;从Arrott曲线中可以看出,在此化合物中没有明显的巡游电子变磁转变特性,但从低磁场下的热磁曲线可知,磁化强度在居里温度处发生陡峭的变化,这应该是该化合物获得大磁熵变的原因。

La_(1-x)Pr_xFe_(11.4)Si_(1.6)(x=0.1,0.2,0.3)金属间化合物的晶体结构和磁熵变研究

通过X射线和磁性测量等手段对所制备的金属间化合物La1-xPrxFe11.4Si1.6(x=0.1,0.2,0.3)的结构和磁性进行了研究.结果表明,在1 373 K温度下,经过50 d退火所得的化合物均形成了单相立方NaZn13型结构;部分Pr替代La原子后,会引起晶格畸变;另在外磁为1.5 T时,Pr含量为x=0.1,0.2,0.3时的最大磁熵变|ΔS(T,H)M|max分别为15.06,37.08和15.22 J/kg.K.大的磁熵变来源于TC处磁化强度的陡峭变化和TC以上磁场诱发的巡游电子变磁转变.

巡游电子系化合物La_(0.8)Ce_(0.2)(Fe_(1-x)Co_x)_(11.4)Si_(1.6)的磁热效应

对制备的化合物La0.8Ce0.2(Fe1-xCox)11.4Si1.6(x=0.02,0.04,0.06)的相组成、巡游电子变磁转变(IEMT)特性和磁热效应(MCE)进行了研究。粉末X射线衍射结果表明,经1373 K真空退火处理7 d后,化合物La0.8Ce0.2(Fe1-xCox)11.4Si1.6(x=0.02,0.04,0.06)均为单相立方NaZn13型晶体结构。随着Co含量由x=0.02增加到x=0.06,样品的居里温度TC由207 K上升到277 K。在0~1.5 T磁场变化下,x=0.02,0.04,0.06时样品的最大磁熵变|ΔSM(T)|分别为40.17,12.60和7.65 J.kg-1.K-1,可见该化合物有巨大的磁熵变,而且随Co含量的增加最大磁熵变迅速减小。该化合物的巨大磁熵变来源于TC处的一级相变,以及在TC以上由磁场诱导IEMT,但由于Co原子对Fe原子的替代能够抑制变磁转变的发生,因此该系化合物最大磁熵变随Co含量的增加迅速减小。

La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(11.4)Si_(1.6)金属间化合物的巡游电子变磁转变特性和巨大磁熵变

对所制备的铁基稀土金属间化合物La0.8Ce0.2Fe11.4Si1.6的相组成、巡游电子变磁转变(IEMT)特性和磁热效应(MCE)进行了研究.粉末X射线衍射结果表明,在经1373K真空退火处理5天后,化合物La0.8Ce0.2Fe11.4Si1.6为单相立方NaZn13型晶体结构.由居里温度附近的等温磁化曲线可计算出,在0～3T低磁场变化下,该化合物在其居里温度TC(约186K)处的最大等温磁熵变为78.29J/(kg·K),具有低磁场下的巨磁热效应.根据TC附近升场和降场过程的等温磁化曲线测量分析,该化合物的巨大磁熵变来源于T=TC处磁化强度和磁化率的剧烈变化,以及T>TC处由磁场诱导的IEMT的一级磁相变.

La_(0.85)Ce_(0.15)Fe_(11.4)Si_(1.6)合金磁热效应的间接测量和直接测量

采用X射线衍射和磁性测量等手段研究了金属间化合物La0.85Ce0.15Fe11.4Si1.6的结构和磁热效应。结果表明,该化合物在211K附近经历了从铁磁到顺磁的二级相变。当外加磁场从0T增加到1.5T时,磁熵变为4.98J/kg.K。通过直接测量的方法得到了La0.85Ce0.15Fe11.4Si1.6化合物在211K的1.0T^0T退磁场的绝热温变为1.1K。大的熵变值和绝热温变表明La0.85Ce0.15Fe11.4Si1.6化合物很有潜力作为相应温区的磁制冷材料。

熔体快淬LaFe_(11.5)Si_(1.5)的巨大磁熵变

采用熔体快淬法制备了LaFe_(11.5)Si_(1.5)化合物。利用X射线衍射和能谱分析测定了熔体快淬带的相组成和元素分布；利用磁性能测试结果计算了磁熵变。结果表明：熔体快淬可以得到元素分布均匀的LaFe_(11.5)Si_(1.5)薄带,其相组成为NaZn_(13)型LaFe_(11.5)Si_(1.5)化合物和大量α-Fe。退火后,快淬带中的α-Fe含量大大降低,得到了近似单相的LaFe_(11.5)Si_(1.5)化合物。由磁性能测试并经计算发现,快淬带经1000℃,6h时效后具有巨大的磁熵变。由此可见,熔体快淬可成为一种制备更廉价的高性能磁致制冷材料的新方法。

添加B对LaFe_(11.5)Si_(1.5)快淬带残余α-Fe相以及磁热效应的影响

通过微观分析研究添加B对LaFe11．5Si1．5快淬带中a．Fe杂相的影响，并探讨LaFe11．5Si1．5，（x=0．5，0．7，1．0）化合物的磁相变和磁热效应。与LaFe11．5Si1．5比较，加入B后快淬薄带的显微组织显著细化，在较高B含量的快淬薄带中还得到了非晶态结构。经1000℃回火2～10h后，快淬试样均结晶为立方NaZn13型的La（Fe，Si）13化合物结构。含B快淬薄带经过较短时间的热处理就能得到单相结构，而且残留的a．Fe含量显著降低。磁性能测试表明，随着B含量的增大，LaFe11.5Si1.5Bx（x=0．5，0．7，1．0）化合物的居里温度略有升高；当B含量较低时，化合物具有一级磁相变特征并表现出与LaFe11．5Si1．5化合物相同的巨大磁热效应。

球磨制备的La(Fe_(1-x)Co_x)_(11.2)Si_(1.8)化合物的相形成和磁热效应（英文）

将LaSi母合金和元素粉末混合,利用球磨工艺制备了La（Fe1-xCox）11.2Si1.8（x=0,0.02,0.04,0.06）样品。在1423 K的温度下烧结30min,然后放入水中快速冷却,就可以获得几乎为NaZn13型结构的单相化合物。磁性质的研究表明,样品的居里温度随着Co含量从x=0到x=0.06而提高,但是磁熵变减小。在01.5 T的外加磁场下,LaFe11.2Si1.8合金在其居里温度附近的最大磁熵变达到的6.5 J/kg,而x=0.06的样品的最大磁熵变约为2.1 J/（kg·K）。另外,球磨制备的样品还呈现了二级磁相变的特点,这对于磁热效应的应用非常有意义。

La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(11.1-x)Co_(0.8)Si_(1.1)B_x磁热效应的研究

用X—ray衍射和磁性测量的方法对所制备的La0.8Ce0.2Fe11.1-xCo0.8Si1．1Bx（x=0，0．3，0．6）的结构和磁性特征进行分析，发现B元素的添加不仅有利于该化合物形成单相NaZn13型晶体结构，且随B含量的增加样品居里温度由x=0．3的278K增加到x=0．6的286K，同时最大磁熵变｜△SM（T）｜也随之增大，在0～1．5T的磁场下由x=0．3的6．364J／kg·K增加到x=0．6的10．23J／kg·K．

LaFe_(11.2)Co_(0.7)Si_(1.1)合金在室温区的巨大磁熵变

在具有立方NaZn1 3 型结构的稀土铁基化合物LaFe1 1 2 Co0 7Si1 1 中发现室温区的巨大磁熵变 ,磁熵变的峰值位于居里温度TC=2 74K处 ,5T外磁场下达到～ 2 0 3J kgK ,约为相同的温区下金属Gd的 2倍 .LaFe1 1 2 Co0 7Si1 1 合金中强烈的磁弹性耦合 ,导致晶格在居里温度处出现巨大负膨胀 ,这是其巨大磁熵变的来源 .

LaY_(0.1)Fe_(11.4)T_(0.1)Si_(1.5)(T=Cr,Mn,Fe,Co,Ni)合金的磁热效应

用电弧熔炼法制备了LaY0.1Fe11.4T0.1Si1.5(T=Cr,Mn,Fe,Co,Ni)系列合金。室温XRD分析与SEM成分分析表明,该系列合金中除存在一个明显的杂相峰(富La相,P4/nmm)和α-Fe相外,主相为NaZn13型立方相。除T=Cr外,Fe位原子替代使合金的晶格常数随着替代原子T的原子半径的减小而减小。磁性测量表明,该系列合金除T=Mn以外,随着替代原子T的原子半径减小,合金的居里温度(TC)有增加的趋势。在外磁场变化ΔB=1.5T时,利用Maxwell方程计算得出,该系列合金磁熵变最大值分别为5.1,13.0,20.7,12.7和7.4J·kg-1·K-1。由此可以看出,T=Fe时合金的磁熵变最大值最大,且该系列合金的磁熵变峰值随着外磁场增加向高温区不对称展宽;TC以上磁场引起的变磁转变是磁熵变峰值不对称展宽的原因。