近室温磁制冷材料LaFe11.6Si1.4Bx的研究

论文摘要

低Si含量的NaZn13型La（Fe,Si）13化合物具有巨大的磁热效应,是最具实用价值的磁制冷工质材料之一。可仍存在合成困难、杂相a-Fe不易消除等问题。本论文通过合金化,系统研究了不同B含量对LaFe11.6Si1.4化合物的显微组构、磁化强度和磁热效应的影响,主要结果如下:与LaFe11.6Si1.4相比,加入B后,铸锭中严重的成分偏析不再出现。铸锭及快淬带的显微组织明显细化,并有少量1:13相形成。加入一定量的B后,快淬带获得单相结构的均匀化时间也明显缩短,而且残余的a-Fe相基本消失。随B含量的增加,LaFe11.6Si1.4Bx（x=0.2,0.5,0.7,1.0）的饱和磁化强度小幅度降低,居里温度略有升高。B含量较低时化合物仍存在居里温度处温度诱导的一级磁相变和略高于居里温度时磁场诱导的巡游电子变磁转变,同时表现出了巨大的磁熵变。但加入更多的B后,这些特征均逐渐减弱。在0-1T外磁场下,LaFe11.6Si（1.4）B（0.5）在居里温度处的最大磁熵变为12.5J/kg·K,远大于同条件下Gd（2.8J/kg·K）的磁熵变,同时,该化合物中含有大量廉价原材料Fe,成本低,是一种非常有前途的近室温磁制冷材料。最后设计一种间歇回转式AMR磁制冷机结构,结构兼具回转运动和往复运动的优点,其结构简单、热量损失少、制冷效率高,成本也可明显降低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 磁制冷简介
• 1.2 不同温区磁制冷材料研究进展
• 1.3 常用磁制冷循环
• 1.4 磁制冷样机研究现状
• 1.5 磁制冷材料的制备技术
• 1.6 本论文研究的主要内容
• 2 实验方法
• 2.1 试验工艺及主要设备
• 2.2 样品的制备
• 2.3 热分析
• 2.4 磁性能测定
• 2.5 居里温度及磁热效应的确定
• 11.6Si_1.4B_x（x=0,0.2,0.5,0.7,1.0）显微组构'>3 LaFe_11.6Si_1.4B_x（x=0,0.2,0.5,0.7,1.0）显微组构
• 13的晶体结构'>3.1 La（Fe,Si）₁₃的晶体结构
• 3.2 铸锭的显微组构
• 3.3 热处理前快淬带的显微组构
• 3.4 热处理后快淬带的显微组构
• 13型结构La（Fe,Si）₁₃化合物的形成机制'>3.5 NaZn₁₃型结构La（Fe,Si）₁₃化合物的形成机制
• 3.6 本章小结
• 11.6Si_1.4Bx（x=0,0.2,0.5,0.7,1.0）的磁性能和磁热效应'>4 LaFe_11.6Si_1.4Bx（x=0,0.2,0.5,0.7,1.0）的磁性能和磁热效应
• 4.1 巡游电子变磁转变
• 4.2 磁性能
• 4.3 居里温度
• 4.4 热性能
• 4.5 磁相变和磁热效应
• 4.6 本章小结
• 5 间歇回转式AMR磁制冷机的设计
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文