论文摘要
室温磁制冷技术，因其绿色环保和高效节能而备受关注。立方NaZn13型金属间化合物La(FexM1-x)13（M=Al，Si），也因价格低廉、对环境没有破坏且具有大的磁热效应，有望成为优良的室温磁制冷材料。化合物LaFe11.4Si1.6表现出巡游电子变磁转变特性和大的磁体积效应，因而具有巨磁热效应。有报道曾给出采用Ce或Pr替代LaFe11.4Si1．6中部分La的办法，可使化合物的绝热磁熵变显著增大，但替代后化合物仍存在着居里温度较低的缺点。为了提高此类化合物的居里温度，本文通过实验方法对其进行了进一步的研究，主要结果如下：（1）研究了化合物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）。粉末X射线衍射结果表明，经真空1 373 K高温7天退火处理后，化合物La0．8Ce0.2(Fe1-xCox)11．4Si1.6（x=0．02，0．04，0．06）均形成单相立方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207K上升到277K。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|△SM（T）|分别为40．17，12．60和7．65J／kg·K，表明该化合物有巨大的磁熵变。其中x=0．06的样品的居里温度为277K已达室温，在0～1．5 T磁场变化下其最大磁熵变|△SM（T）|为7．65J／kg·K也远优于Gd在相同条件下的值，因此它是一种有竞争潜力的磁制冷材料。（2）用电弧熔炼的方法制备了化合物La0．5Pr0．5(Fe1-xCox)11．4Si1．6（x=0，0．02，0．04，0．06,0．08）并对其磁特性进行了研究。粉末X射线衍射结果表明，经真空1373 K高温7天退火处理后，化合物La0．5Pr0．5(Fe1-xCox)11．4Si1．6（x=0，0．02，0．04，0．06,0．08）均形成了单相立方NaZn13型晶体结构。随着Co含量由x=0增加到x=0．08，样品的居里温度TC由185K上升到296K。在0～1．5 T磁场变化下，x=0，0．02，0．04，0．06,0．08时样品的最大磁熵变|△SM（T）|分别为28．92,14．72 12．10，7．12，和4．22J／kg·K。（3）讨论了Co替代Fe后对化合物La0．8Ce0．2(Fe1-xCox)11．4Si1．6（x=0．02，0．04，0．06）和La0．5Pr0．5(Fe1-xCox)11．4Si1．6（x=0，0．02，0．04，0．06,0．08）居里温度的影响机理，得出Co替代Fe后晶格常数和各原子间相互作用的变化是影响居里温度的主要原因。（4）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）的结构和磁热效应进行了研究，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，表明这也是一种有应用前景的磁制冷材料。
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