论文题目: Gd5(SixGe1-x)4合金的组织结构与磁热性能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 付浩
导师: 涂铭旌
关键词: 合金,室温磁致冷材料,磁热效应,显微组织,粉末射线衍射
文献来源: 四川大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在全面综述国内外室温磁致冷材料,特别是具有巨磁热效应的Gd5(SixGe1-x)4合金的基础上,比较了各种具有巨磁热效应的候选磁工质的等温磁熵变、绝热温度变化和相对制冷量等参数,然后围绕成分、结构、工艺、性能四个方面更加深入地研究了Gd5(SixGe1-x)4（x≈0.5）合金,即:Gd5(SixGe1-x)4系合金的显微组织特征;合金在铸态、热处理后以及快淬和热处理条件下的显微组织、相组成及其微观结构;采用不同纯度的稀土金属Gd配制的合金相组成及显微组织的差异;不同纯度的合金在铸态及热处理后的磁热性能。本研究取得了具有显著工程价值的创新研究成果,达到了预期目标,对推进具有巨磁热效应的Gd5(SixGe1-x)4合金的实用化具有重要的工程意义。 本文围绕Gd5(SixGe1-x)4合金成分、结构、工艺、性能的关系展开研究,获得了以下几个方面的重要结论: 一是成功地分析出不同纯度的原材料Gd制备的Gd5(SixGe1-x)4（x≈0.5）合金在结构方面的差异。过去的研究只注意到杂质会破坏Gd5(SixGe1-x)4的一级相变特征,使合金失去巨磁热效应,因而只停留在唯象描述的阶段;本研究深入到不同纯度的材料的内部结构,通过使用XRD、SEM、EDS等测试手段,研究表明,低纯Gd配制的合金在凝固过程中产生部分5:3型Gd5（Si,Ge）3相和1:1型Gd（Si,Ge）相。正是这些不期望的杂质相的出现,使合金失去巨磁热效应。 二是通过制备出三元的1:1型Gd（Si,Ge）新相证实了低纯Gd5(SixGe1-x)4（x≈0.5）合金中含有Gd（Si,Ge）相。Gd5(SixGe1-x)4合金通常具有正交的Gd5Si4-型、Sm5Ge4-型和单斜的Gd5Si2Ge2-型三种结构,这三种结构的粉末XRD谱图都具有非常复杂的衍射峰,如果合金中出现第二相,第二相的衍射峰通常都与主相的衍射峰重叠或差异很小,为合金的相分析带来很大困难。别的
论文目录:
摘要
ABSTRACT
1.绪论
1.1.引言
1.2.磁热效应
1.3.室温磁致冷材料
1.3.1.Gd_5(Si_xGe_(1-x))_4系合金
1.3.2.MDAs_(1-x)Sb_x合金
1.3.3.La(Fe，M)_(13)(M=Si，Co，Al)化合物
1.3.4.MnFeP_(1-x)As_x合金
1.3.5.不同体系的典型室温磁致冷材料比较
1.4.改善磁致冷材料磁热性能的方法
1.4.1.适当的热处理工艺提高材料的磁熵变
1.4.2.间隙原子改善材料的磁热性能
1.4.3.压力提高材料的磁热性能
1.5.本文的研究思路
1.5.1.Gd_5(Si_xGe_(1-x))_4系合金存在的主要问题
1.5.2.本文的研究思路
2.Gd_5(Si_xGe_(1-x))_4合金的显微组织特征
2.1.前言
2.2.实验方法
2.3.Gd-Si和Gd-Ge二元相图
2.4.Gd_5(Si_xGe_(1-x))_4系合金铸锭不同截面的显微组织特征
2.4.1.横截面的组织特征
2.4.2.纵截面的组织特征
2.4.3.液固界面形貌
2.5.Gd_5(Si_xGe_(1-x))_4系合金组织结构随Si：Ge的变化
2.5.1.Gd_5Si_4合金的结构与显微组织
2.5.2.Gd_5Si_(2.8)Ge_(1.2)合金的结构与显微组织
2.5.3.Gd_5Si_2Ge_2合金的结构与显微组织
2.5.4.Gd_5Si_(1.4)Ge_(2.6)合金的结构与显微组织
2.5.5.Gd_5Si_(0.8)Ge_(3.2)合金的结构与显微组织
2.5.6.Gd_5Ge_4合金的结构与显微组织
2.6.结论
3.Gd的纯度对Gd_5(Si_xGe_(1-x))_4合金结构与磁熵变的影响
3.1.前言
3.2.实验方法
3.3.实验结果与分析
3.3.1.高纯Gd_5Si_(1.9)Ge_(2.1)合金的结构
3.3.2.低纯Gd_5Si_(1.9)Ge_(2.1)合金的结构
3.3.3.高纯Gd_5Si_(1.72)Ge_(2.28)合金的结构
3.3.4.低纯Gd_5Si_(1.72)Ge_(2.28)合金的结构
3.3.5.低纯Gd_5Si_(1.72)Ge_(2.28)合金的相变与磁熵变
3.4.讨论
3.5.结论
4.工艺对Gd_5(Si_xGe_(1-x))_4合金结构与磁熵变的影响
4.1.前言
4.2.实验方法
4.3.实验结果与分析
4.3.1.热处理对高纯Gd_5Si_2Ge_2合金的结构与磁熵变的影响
4.3.2.热处理对低纯Gd_5Si_2Ge_2合金结构与磁熵变的影响
4.3.3.Gd_5Si_2Ge_2的高温β-γ相变
4.3.4.快淬对高纯Gd_5Si_2Ge_2合金结构与相变的影响
4.3.5.快淬对低纯Gd_5(Si_xGe_(1-x))_4合金结构的影响
4.4.结论
5.Gd_5(Si_xGe_(1-x))_4合金的微观结构
5.1.前言
5.2.实验方法
5.3.实验结果与分析
5.3.1.高纯Gd_5Si_2Ge_(2.2)合金的相组成
5.3.2.高纯Gd_5Si_2Ge_(2.2)合金的微观结构
5.3.3.Gd_5Si_2Ge_2的线状缺陷
5.3.4.低纯Gd_5Si_2Ge_2合金的微观结构
5.4.结论
6 总结与展望
6.1 本文的主要研究结果
6.2 对今后工作的设想
附件
附件1 攻读博士学位期间作为主研人员参加的科研项目
附件2 攻读博士学位期间撰写的论文
致谢
声明
发布时间: 2005-10-08
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