论文题目: Gd基合金晶体学、磁学、磁热性能及固溶强化的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 肖素芬
导师: 涂铭旌
关键词: 磁致冷材料,磁热性能,固溶强化,稀土元素
文献来源: 四川大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本论文综述了室温磁致冷材料的最新进展,用热力学原理结合磁制冷样机的要求对室温磁致冷材料进行了全面评估,得出纯金属Gd做制冷工质与金属间化合物相比仍有不少优势。针对Gd比较软,不能满足制冷样机对制冷工质材料的特殊要求,即既要有大的磁热效应,又要有较高的强度,采用合金化的方式,对Gd进行改型,欲达到两个目的:第一,在工程方面,通过对Gd的合金化,找到既具有大的磁热性能又具有较高强度的Gd基合金的化学成分。第二,从基础研究的角度,不同元素进入Gd中,对Gd的晶体学、磁性能、磁热性能是否有影响,影响规律是什么?材料的磁性能的改变与微观的电子结构有何关系?这些问题的解决对Gd基合金在工程上进一步应用提供理论指导。围绕以上两个目的,本论文展开研究工作,采用超导样品磁强计及实验室自制的绝热温变直接测量装置测量材料的比饱和磁化强度、居里温度、磁热性能,用XRD,XPS手段研究材料的晶体结构及电子结构,用维氏硬度计测量材料的显微硬度,得到以下具有工程意义和基础研究意义的结果: 1 设计了7个系列的二元Gd基合金,系统地研究了La、Ce、Pr、Nd、C、Y、Dy7个元素对Gd的机械强度、磁热性能的影响规律,找到了在室温既具有高的机械强度又具有可与纯Gd比拟的磁热性能的合金的最佳成分,在工程上具有重要意义。 2 系统地研究了La、Ce、Pr、Nd、C、Y、Dy对Gd在晶体学、磁性能方面的影响。 在晶体学方面,对合金元素在晶体中的占位,研究发现当合金元素固溶进入Gd的晶格中,La、Y、Dy在晶体中的分布为随机的,而Ce、pr、Nd、C则
论文目录:
中文摘要
英文摘要
目录
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 磁热效应
1.3 室温磁致冷材料的研究进展
1.3.1 稀土金属Gd
1.3.2 Gd-Si-Ge
1.3.3 La(Fe_xM_(1-x))13(M=Al，Si)
1.3.4 MnAs_(1-x)Sb_x化合物
1.3.5 MnFeP_(1-x)As_x化合物
1.3.6 Ni-Mn-Ga
1.3.7 钙钛矿和类钙态矿化合物
1.4 几种室温磁致冷材料磁热性能比较
1.4.1 引言
1.4.2 磁热效应的热力学基础
1.4.3 绝热温变与等温磁熵变的关系
1.4.4 关于室温磁致冷材料磁热效应的评价
1.5 Gd基合金磁热性能研究现状
1.5.1 稀土金属间的合金
1.5.2 Gd-Zn合金
1.5.3 Gd-C合金
1.5.4 稀土金属与Al的化合物的磁热效应
1.5.5 Gd-B合金
1.6 本论文研究背景及研究思路
1.6.1 研究背景
1.6.2 研究思路与主要研究内容
1.7 研究目标
1.8 本论文创新点
1.9 技术路线
第二章 研究方法
2.1 合金成分设计
2.2 实验方法
2.2.1 合金熔炼
2.2.2 性能测试
2.3 测量设备
2.3.1 超导量子磁强计(SQUID)
2.3.2 绝热温变直接测量装置
2.3.3 X射线衍射仪
第三章 Gd基合金晶体学和磁性的研究
3.1 引言
3.2 相关磁学理论
3.2.1 铁磁性分子场理论
3.2.2 RKKY交换作用理论
3.3 Gd的基本的物理性能
3.3.1 Gd原子的结构特点
3.2.2 Gd的原子磁矩
3.2.3 Gd的晶体结构及磁结构
3.3 国产3NGd的晶体学、磁性能的实验研究
3.3.1 实验用Gd的晶体结构
3.3.2 实验用Gd的原子磁矩
3.3.3 实验用Gd的居里温度的确定
3.4 添加轻稀土的Gd基合金晶体学、磁性能研究
3.4.1 Gd-La合金晶体学、磁性能研究
3.4.2 Gd-Ce合金晶体学、磁性能研究
3.4.3 Gd-Pr合金的晶体学、磁性能研究
3.4.4 Gd-Nd合金的晶体学、磁性能研究
3.4.5 轻稀土对Gd的晶体结构、磁性能影响之比较
3.4.6 影响合金居里温度的微观物理机制
3.5 添加C的Gd基合金晶体学、磁性能的研究
3.5.1 Gd-C合金晶体学研究
3.5.2 Gd-C合金的比饱和磁化强度
3.5.3 Gd-C合金的居里温度
3.6 Gd-Y合金的晶体学、磁性能研究
3.6.1 添加Y的Gd基合金的晶体学的研究
3.6.2 Gd-Y合金的比饱和磁化强度
3.6.3 Gd-Y合金的居里温度
3.7 Gd-Dy合金的晶体学、磁性能研究
3.7.1 Gd-Dy合金的晶体学的研究
3.7.2 Gd-Dy合金的比饱和磁化强度
3.7.3 Gd-Dy合金的居里温度
3.8 合金元素C、Y、Dy对Gd的晶体学、磁性能影响之比较
3.8.1 对晶体结构的影响
3.8.2 对比饱和磁化强度的影响
3.8.3 对居里温度的影响
3.8.4 C、Y、Dy对Gd居里温度影响的微观物理机制
3.9小结
第四章 Gd基合金磁热性能的研究
4.1 Gd基合金磁热性能的理论预测
4.1.1 理论模型的建立
4.1.2 Gd基合金等温磁熵变的理论曲线
4.2 Gd基合金磁热效应的实验研究
4.3 Gd基合金在低磁场变化下的绝热温变
4.3.1 Gd基合金绝热温变的实验研究
4.3.2 合金元素对合金绝热温变影响的理论机制
4.4 小结
第五章 Gd基合金的显微硬度的研究
5.1 Gd基合金显微硬度的实验研究
5.1.1 添加轻稀土的Gd基合金的显微硬度
5.1.2 添加Dy的Gd基合金的显微硬度
5.1.3 添加Y的Gd基合金显微硬度的研究
5.1.4 添加C的Gd基合金的显微硬度的研究
5.2 合金元素对Gd的硬度提高的微观机理的研究
5.2.1 固溶强化理论简述
5.2.2 合金元素对Gd的强度影响的微观机理分析
5.3 结论
第六章 Gd基合金XPS研究
6.1 XPS的相关理论
6.1.1 光电效应
6.1.2 光电截面
6.1.3 柯普曼斯(Koopmans)理论
6.1.4 电子结合能
6.1.5 化学位移
6.1.6 伴线
6.2 谱图识别
6.2.1 一般特点
6.2.2 谱线种类
6.3 实验方法
6.3.1 实验设备
6.3.2 样品制备与安装
6.3.3 实验方法
6.3.4 谱线识别
6.4 Gd基合金XPS光电子研究
6.4.1 Gd的XPS光谱的研究
6.4.2 添加轻稀土的Gd基合金的XPS研究
6.4.3 Gd_(0.95)C_(0.05)合金的XPS研究
6.4.4 添加Y的Gd基合金的XPS研究
6.4.5 添加Dy的Gd基合金的XPS研究
6.5 小结
第七章 结论及后续研究建议
7.1 结论
7.2 后序研究建议
参考文献
附件
附件1 攻读博士期间主持或参加的科研项目
附件2 攻读博士期间期间已发表或被正式录用的论文
声明
致谢
发布时间: 2005-10-08
相关论文
- [1].NiFeGa铁磁形状记忆合金的相变特性及磁热效应研究[D]. 余华军.电子科技大学2009
- [2].NaZn13型和Ce6Ni2Si3型稀土—过渡族化合物及尖晶石结构CdCr2S4的磁性和磁热效应[D]. 沈俊.河北工业大学2009
- [3].室温磁致冷GdSiGe系合金的磁相变机理的相关理论研究及纳米化计算[D]. 滕保华.四川大学2002
- [4].室温磁制冷磁化场及其与磁工质相互作用的研究[D]. 唐永柏.四川大学2003
- [5].高性能Nd-Fe-B永磁材料的微结构与磁性能[D]. 刘汉强.山东大学2005
- [6].热电制冷系统热力学优化分析及节能应用和开发[D]. 罗清海.湖南大学2005
- [7].纳米复合Nd2Fe14B/α-Fe永磁材料微结构和磁性能研究[D]. 王晨.浙江大学2006
- [8].稀土单质钆及化合物的制备、结构及物性[D]. 曾宏.北京工业大学2007