(Mn,Fe)PGeSi的相變與熱滯機(jī)理.pdf

1、MnFe(P1．xAsx)化合物具有巨磁熱效應(yīng)(GMCE)。由于As元素有毒，所以人們做了很多用Si和Ge元素替代As元素的研究工作。MnFeP0.75.xGexSi0.25化合物都具有“初始效應(yīng)”，隨著Ge含量的增加化合物的居里溫度TC增加，熱滯減少。雖然MnFeP0.75-xGexSi0.25化合物在TC附近具有巨磁熱效應(yīng)，但是由于化合物存在較大的熱滯，影響了它的實(shí)際應(yīng)用。
　　 本文通過(guò)添加Ti、Cr元素替代Fe原子和添加

2、間隙元素B來(lái)調(diào)節(jié)化合物的熱滯和磁熱性能。添加間隙元素B，研究了MnFeP0.63Ge0.12Si0.25Bx(x=0，0.01，0.02，0.03)化合物的物相與磁熱效應(yīng)(MCE)。結(jié)果表明，MnFeP0.63Ge0.12Si0.25Bx(x=0，0.01，0.02，0.03)化合物主相均為Fe2P型六角晶系結(jié)構(gòu)，空間群為P-62m。隨著B含量的增加晶格常數(shù)a增大c減小，晶胞體積V基本保持不變。該化合物隨B含量由0增加到0.03時(shí)，TC

3、從300K升到347K，△Thys從20K下降為6K。在0-1.5T外磁場(chǎng)下，隨著B含量的增加化合物的最大磁熵變絕對(duì)值△SM分別為14.83、11.41、11.26、11.8J/(kg·K)。MnFe1-xCrxP0.63Ge0.12Si0.25(x=0，0.01，0.02，0.03)化合物仍保持Fe2P型六角結(jié)構(gòu)，空間群為P-62m?；衔镏写嬖谥倭康牡诙郲(Mn，F(xiàn)e)3Si相]。該系列化合物具有“初始效應(yīng)”，MnFe(P,Ge

4、，Si)化合物的初始效應(yīng)則與內(nèi)應(yīng)力有著密切的關(guān)系。化合物的TC和△Tys隨Cr含量的增加而減小。在外磁場(chǎng)為0-1.5T時(shí)化合物△，SM分別為14.8、9.04、5.82和4.06J/(kg·K)，大的磁熱效應(yīng)來(lái)源于化合物居里溫度附近發(fā)生的一級(jí)相變。為了進(jìn)一步降低化合物的熱滯，研究了Ti替代Fe，對(duì)MnFe1-xTixP0.63Ge0.12Si0.25(x=0，0.01，0.02，0.03)化合物的物相結(jié)構(gòu)與磁熱效應(yīng)的影響。結(jié)果表明：化合

5、物的主相均為Fe2P型六角結(jié)構(gòu)。隨著Ti含量的增加，晶格常數(shù)a增大，c略有減小，晶胞體積V基本保持不變，化合物的居里溫度減小。Ti對(duì)Fe的替代，對(duì)化合物熱滯△Thys的改進(jìn)不太明顯。在x=0時(shí)化合物的TC為305K，當(dāng)外磁場(chǎng)變化為0-1.5T時(shí)最大磁熵變?yōu)?4.8J/(kg·K)。
　　 本文采用相同球磨工藝而不同壓力成塊對(duì)MnFe(P，Si，Ge)系列化合物的磁熱效應(yīng)進(jìn)行了分析。壓力成塊時(shí)把同一個(gè)球磨樣品分成四部分，然后用油壓

6、機(jī)在不同壓強(qiáng)下（壓塊時(shí)的壓強(qiáng)分別為：一噸以下p＜1.32×108Pa，一噸半P=1.97×108Pa，三噸P=3.95×108Pa，四噸P=5.27×108Pa)壓成塊。由于用不同的壓力壓塊時(shí)成塊樣品的致密度不同，所以我們期望同一種樣品的致密度不同能夠影響化合物的居里溫度、相變及熱滯等制冷材料的性質(zhì)，但是沒(méi)有觀察到化合物的居里溫度、相變及熱滯等隨致密度有什么變化。采用了密度泛函理論的第一性原理獲得六角Fe2P結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)。能帶計(jì)算表明F