论文摘要
现代社会需要大量的方便的制冷技术,现在实际应用的主要是气体压缩制冷。可是,气体压缩制冷气化和液化过程的效率很低,另外,气体压缩制冷过程产生的氟利昂破坏大气臭氧层,并对我们生活的环境构成威胁。近些年来,基于磁热效应的磁制冷技术有了长足的进步,被视为常规气体压缩制冷技术替代技术的室温磁制冷技术有很多突破性进展。Mn（FeCo）Ge系列化合物是近几年新兴的一种很有潜力的磁制冷材料。但是,对该系列化合物的制备工艺、磁学性：能、磁热效应、结构相变等研究刚开始。本文是以Mn（Fe0.2Co0.8）GeBy（y=0,0.05,0.1,0.15,0.2）和MnFe0.2Co0.8GeBx（x=0,0.03,0.05,0.07,0.1）为研究对象,研究材料的制备工艺和材料成分等不同条件下对该系列化合物晶体物相、结构形成、磁性、熵变、磁热效应的影响,目的是改进该系列化合物的制备工艺,材料的磁学性能并寻找比较理想的制备工艺和磁制冷材料。本论文第一章介绍了磁制冷材料与技术研究进展,第二章介绍了磁热效应及材料热力学基础,第三章介绍了本文所用实验仪器设备和实验方法,第四章行星球磨机研磨法制取Mn （Fe0.2Co0.8） GeBy（Y=0,0.05,0.1,0.15,0.2）系列合金并研究其磁性和磁热效应,第五章研究电弧炉熔炼法制取样品MnFe0.2Co0.8GeBx （x=0,0.03,0.05,0.07,0.1）系列合金的结构、磁性和磁热效应。第四章用行星球磨机在有氩气保护下研磨制取化合物Mn （Fe0.2Co0.8） GeBy（y=0,0.05,0.1,0.15,0.2）,采用间歇研磨,研磨时温度低于400K,此方法方便快捷工艺简单。缺点是这个系列化合物Mn （Fe0.2Co0.8） GeBy（y=0,0.05,0.1,0.15,0.2）样品粘罐太多,样品难取下,影响配比成分的稳定性。通过在化合物Mn （Fe0.2Co0.8） Ge里加入少量间隙原子B,改变了化合物Mn（Fe0.2Co0.8） GeBy（y=0,0.05,0.1,0.15,0.2）的居里温度,实现了化合物Mn（Fe0.2Co0.8） GeBy的居里温度在室温附近可调。在磁场B=1.5T时,随间隙原子B含量增加居里温度由256K增加到298K,熵变-ΔS=dM/dT由1.47J/kgK逐渐减小到1.32J/kgK。化合物Mn （Fe0.2Co0.8） GeBy（y=0,0.05,0.1,0.15,0.2）热滞很小,在忽略磁测量误差的情况下几乎为零,所以此系列化和物适合与磁制冷的可逆热循环。第五章用熔炼法制取MnFe0.2Co0.8GeBx（x=0,0.03,0.05,0.07,0.1）样品的过程可以通过多加5%的Mn弥补实验过程中的挥发损失,保证样品预想配比与实验结果一致,MnFe0.2Co0.8GeBx（x=0,0.03,0.05,0.07,0.1）系列化合物有两种相结构分别是六角Ni2In型（hexagonal Ni2In-type空间群是D6h=P63/mmc）和正交TiNiSi型（orthorhombic TiNiSi-type空间群是D2h=Pnma）结构,以六角Ni2In型结构为主相,有少量的TiNiSi副相。随着B含量增加晶格常数a和c逐渐减小,晶格体积也减小,晶格畸变量a/c也减小。MnFe0.2Co0.8GeBX（x=0,0.03,0.05,0.07,0.1）系列化合物随着B增加居里温度由288K增加到302K,,居里温度TC=298处有大的磁熵变ΔS=3.46J/kgK,实现了居里温度在室温附近可调。MnFe0.2Co0.8GeBX（x=0,0.03,0.05,0.07,0.1）系列化合物是二级相变材料热滞小几乎为0,最适合磁制冷可逆热循环