中、低溫區(qū)磁熱效應材料的研究.pdf

1、磁制冷技術因其綠色環(huán)保、高效節(jié)能等優(yōu)點而備受關注，具有廣泛的應用前景。為促進磁制冷技術的廣泛應用，探索具有優(yōu)秀磁熱性能的磁制冷材料具有重要的意義。本文研究了Fe3C型的 Er3-xGdxCo、MgZn2型的 Er1-xGdxCoAl、ZrNiAl型的(TmNi1-xCuxAl和HoNi1-xCuxIn)、ThCr2Si2型的RCu2X2(R=Er，Ho和X=Si，Ge)及CrB型的TmGa稀土金屬間化合物的磁性和磁熱效應，得到的主要結果

2、如下。
　　1. Er3-xGdxCo(x=0-3)化合物相變溫度隨著Gd的增加向高溫移動，-ΔSM基本上是減小的趨勢，但是RC并不是單調變化的，Er1.5Gd1.5Co化合物的RC最大。在磁場變化5 T時RC達到629 J/kg，因為Gd替代出現(xiàn)了兩個連續(xù)的相變，拓寬了半峰寬。
　　2. TmNi1-xCuxAl和HoNi1-xCuxIn的XRD數(shù)據(jù)精修結果表明，在HoNi1-xCuxIn中鍵長的不同引起了Cu具有選擇性的

3、替代Ni，這種替代方式對材料的相變有重要的影響。在TmNi1-xCuxAl中不存在選擇性替代，但是晶格參數(shù)隨著Cu含量的變化在x=0.6和x=0.65之間出現(xiàn)了跳躍。隨著Ni被Cu替代，Tm的磁矩從平面逐漸向c軸轉動，這種變化引起了相變溫度及磁性的變化。
　　3.在TmNi1-xCuxAl(x=0-1)系列化合物中TmCuAl呈現(xiàn)出的磁熱效應最大。當磁場變化為5 T時，得到最大-ΔSM為24.3 J/kg K。當磁場變化為1 T和

4、2 T時，-ΔSM分別為12.2 J/kg K和17.2 J/kg K。另外，在磁場變化2 T和5 T時，最大-ΔTad分別為4.6 K和9.4 K。當磁場變化為5 T時，HoNi0.7Cu0.3In的最大-ΔSM為20.2 J/kg K，RC為356.7 J/kg。當磁場變化為2 T時，HoNi0.9Cu0.1In的最大-ΔSM為12.5 J/kg K，RC為132 J/kg。當HoNi0.9Cu0.1In和HoNi0.7Cu0.3I

5、n化合物以1:1比例均勻混合，在磁場變化0-2 T時，最大-ΔSM為9.4 J/kg K，而RC提高到147 J/kg，這是因為兩相混合拓寬了制冷溫區(qū)。
　　4. RCu2Si2和RCu2Ge2(R=Ho，Er)都是反鐵磁材料，TN都在10 K以下，HoCu2Si2和ErCu2Si2在TN以上均存在著自旋玻璃。ErCu2Si2呈現(xiàn)出大的磁熵變，當磁場變化5 T時ErCu2Si2最大的-ΔSM達到了22.8 J/Kg K，RC為16

6、6.5 J/kg。特別是當磁場變化1 T和2 T時，最大-ΔSM分別為8.3 J/kg K和15.8 J/kg K。大的-ΔSM值主要來自于磁場誘導的AFM-FM變磁轉變。
　　5. TmGa具有兩個連續(xù)的磁相變，即PM-AFM和AFM-FM相變。在AFM區(qū)域存在場誘導的AFM-FM變磁轉變。TmGa具有大的磁熱效應，當磁場變化為1 T和2 T時，最大-ΔSM分別為12.9 J/kg K和20.7 J/kg K；RC分別為69 J