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Pr2Fe17-xMnx和（Ce，R）2Co7（R=La，Pr）化合物的组织结构与磁特性

2020-12-08阅读(181)

Pr2Fe17-xMnx和（Ce，R）2Co7（R=La，Pr）化合物的组织结构与磁特性

论文摘要

本论文综述了室温磁制冷材料的最新进展。为了探索新型的室温附近的磁制冷材料,本论文通过成分设计,采用非自耗真空电弧炉熔炼、均匀化退火及水淬工艺成功制备了Pr2Fe17-xMnx（x=0,1和2）系列化合物、(La0.5Ce0.5)2Co7和(Ce0.65Pr0.35)2Co7化合物,并对它们的组织结构和磁性能进行了研究。主要结果如下:Pr2Fe17-xMnx（x=0,1和2）系列化合物具有菱方Th2Zn17型结构,其基体组织是2:17型的Pr2（Fe,Mn）17相,其第二相主要是1:7型的Pr（Fe,Mn）7相。(La0.5Ce0.5)2Co7和(Ce0.65Pr0.35)2Co7化合物具有六方Ce2Ni7型结构。(La0.5Ce0.5)2Co7化合物的基体是2:7型（La,Ce）2Co7相,而第二相颗粒则主要是1:3型（La,Ce）Co3次相;(Ce0.65Pr0.35)2Co7系列化合物的基体是2:7型（Ce,Pr）2Co7相,在基体上基本不存在第二相。微量元素的掺杂对化合物的晶体类型没有产生影响,只是不同程度地改变了化合物的晶格常数a、c和晶胞体积V。采用超导量子干涉仪（SQUID）测量上述化合物的磁性和磁熵变,结果表明,Pr2Fe17-xMnx系列化合物的居里温度Tc可以通过成分微调使其处在我们所需要的室温附近,(La0.5Ce0.5)2Co7和(Ce0.65Pr0.35)2Co7和化合物的居里温度Tc分别为258K、222K。它们的磁熵变对温度的关系曲线呈典型的λ形状,制冷温区较宽,亦即该类合金在居里点处发生的相变属于二级相变。Pr2Fe17-xMnx（x=0,1和2）系列化合物不仅在居里温度附近存在较宽的制冷温区,而且还保持了较大的磁熵变。Pr2Fe17-xMnx系列化合物的磁熵变在低场作用下（△H=2T）达到了纯金属Gd的46.8%～63.9%;而在高场下（△H=5T）能达到纯金属Gd的45.8%～60.2%;其相对制冷能力在高场下（△H=5T）能达到纯金属Gd的70.4%～88.6%。此外Pr2Fe17-xMnx系列化合物化学性质稳定、制冷范围宽、价格低廉。因此,与其它类型的制冷材料相比,Pr2Fe17-xMnx系列化合物是一类应用潜力较大的新型低场室温磁制冷工质材料。(La0.5Ce0.5)2Co7和(Ce0.65Pr0.35)2Co7化合物虽然在居里温度附近存在较宽的制冷温区,但磁熵变比较小,(La0.5Ce0.5)2Co7化合物在△H=2T与AH=5T外磁场下的最大磁熵变（-△SM）分别为0.26J/（kg·K）和0.54J/（kg·K）;(Ce0.65Pr0.35)2Co7化合物在△H=2T与△H=5T外磁场下的最大磁熵变（一△SM）分别为0.31J/（kg·K）和0.66J/（kg·K）,不到相同外加磁场下的室温磁制冷材料标准-金属Gd的最大磁熵变的十分之一。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 磁制冷的基本概念
  • 1.2.1 磁制冷的基本原理
  • 1.2.2 磁制冷的特点
  • 1.2.3 磁制冷的实现过程
  • 1.2.4 磁制冷的热力学基础
  • 1.2.5 磁热效应的表征与测量
  • 1.3 磁制冷材料的发展状况
  • 1.3.1 不同温度区间的磁制冷材料
  • 1.3.1.1 温度低于20K的磁制冷材料
  • 1.3.1.2 20～70K温区的磁制冷材料
  • 1.3.1.3 77～250K中温区的磁制冷材料
  • 1.3.1.4 近室温磁制冷材料的研究现状
  • 1.3.2 不同体系的典型室温磁制冷材料的比较
  • 1.3.3 磁制冷材料的发展趋势
  • 1.4 论文的研究目的、意义及主要内容
  • 1.4.1 研究目的和意义
  • 1.4.2 主要研究内容
  • 第二章 实验内容及测试方法
  • 2.1 材料设计思想
  • 2.1.1 成分设计思想
  • 2.2 样品制备及热处理
  • 2.2.1 样品的制备
  • 2.2.2 均匀化热处理
  • 2.3 样品组织结构与微观组织观察
  • 2.3.1 X-射线衍射（XRD）分析
  • 2.3.2 扫描电镜（SEM）分析
  • 2.4 磁性能测试
  • 2.4.1 居里温度的测定
  • 2.4.2 磁熵变的计算
  • 2Me17型Pr2Fe17-xMnx铁基化合物的组织结构和磁特性'>第三章 R2Me17型Pr2Fe17-xMnx铁基化合物的组织结构和磁特性
  • 3.1 引言
  • 3.2 样品的制备
  • 3.3 实验结果与分析
  • 3.3.1 晶体结构
  • 3.3.2 显微组织观察
  • 3.3.2.1 扫描电镜（SEM）分析
  • 2Fe17-xMnx化合物的磁性和磁熵变'>3.3.3 Pr2Fe17-xMnx化合物的磁性和磁熵变
  • c）的测定'>3.3.3.1 居里温度（Tc）的测定
  • 2Fe17-xMnx系列化合物的热滞性能'>3.3.3.2 Pr2Fe17-xMnx系列化合物的热滞性能
  • 3.3.3.3 磁化率（χ）的测定
  • 3.3.3.4 磁滞回线的测定
  • 2Fe17-xMnx系列化合物在室温附近的磁熵变'>3.3.3.5 Pr2Fe17-xMnx系列化合物在室温附近的磁熵变
  • 2Fe17-xMnx系列化合物制冷量的计算'>3.3.3.6 Pr2Fe17-xMnx系列化合物制冷量的计算
  • 3.4 本章小结
  • 0.5Ce0.5)2Co7和(Ce0.65Pr0.35)2Co7化合物的组织结构和磁特性'>第四章 (La0.5Ce0.5)2Co7和(Ce0.65Pr0.35)2Co7化合物的组织结构和磁特性
  • 4.1 引言
  • 4.2 样品的制备
  • 4.3 实验结果与分析
  • 4.3.1 晶体结构
  • 4.3.2 扫描电镜（SEM）分析
  • 0.5Ce0.5)2Co7化合物组织形貌分析'>4.3.2.1 (La0.5Ce0.5)2Co7化合物组织形貌分析
  • 0.65Pr0.35)2Co7化合物组织形貌分析'>4.3.2.2 (Ce0.65Pr0.35)2Co7化合物组织形貌分析
  • 0.5Ce0.5)2Co7和(Ce0.65Pr0.35)2Co7化合物的磁性和磁熵变'>4.3.3 (La0.5Ce0.5)2Co7和(Ce0.65Pr0.35)2Co7化合物的磁性和磁熵变
  • c）的测定'>4.3.3.1 居里温度（Tc）的测定
  • 2Fe17-xMnx系列化合物的热滞性能'>4.3.3.2 Pr2Fe17-xMnx系列化合物的热滞性能
  • 4.3.3.3 磁化率（χ）的测定
  • 4.3.3.4 磁滞回线的测定
  • 0.5Ce0.5)2Co7和(Ce0.65Pr0.35)2Co7化合物在室温附近的磁熵变'>4.3.3.5 (La0.5Ce0.5)2Co7和(Ce0.65Pr0.35)2Co7化合物在室温附近的磁熵变
  • 4.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的研究成果
  • 致谢
  • 答辩委员会对论文的评定意见

    • 相关论文文献

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