【摘 要】
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磁制冷技术由于其工作效率高、结构简单、对环境友好等优点,是目前最具应用前景的制冷技术之一。磁制冷技术是以磁热效应为基础,以磁制冷材料为关键,利用磁制冷材料在磁化和去磁的过程中产生放热和吸热的现象,从而达到制冷的目的。一般采用等温磁熵变ΔSM和绝热温变ΔTad来衡量材料磁热效应的大小。因此,寻找具有大磁热效应和较宽制冷温区的磁制冷材料是磁制冷技术发展最紧迫的要求,这也是目前磁制冷材料的主要研究任务。
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磁制冷技术由于其工作效率高、结构简单、对环境友好等优点,是目前最具应用前景的制冷技术之一。磁制冷技术是以磁热效应为基础,以磁制冷材料为关键,利用磁制冷材料在磁化和去磁的过程中产生放热和吸热的现象,从而达到制冷的目的。一般采用等温磁熵变ΔSM和绝热温变ΔTad来衡量材料磁热效应的大小。因此,寻找具有大磁热效应和较宽制冷温区的磁制冷材料是磁制冷技术发展最紧迫的要求,这也是目前磁制冷材料的主要研究任务。本文针对 La1-xPrxFe12B6（x=0、0.05、0.1、0.15 和 0.2）、RE2Cr2C3（RE=Tb、Dy、Ho和Er）和RECo2B2C（RE=Gd、Tb和Dy）等稀土硼碳金属间化合物的相关晶体结构、磁性及磁热效应进行了深入的研究讨论,并得到如下结论:La1-xPrxFe12B6（x=0、0.05、0.1、0.15和0.2）体系金属间化合物的结构均属于SrNi12B6型的三方晶系,空间群为R-3m。随温度的升高,La1-xPrxFe12B6化合物在磁场下经历反铁磁-铁磁（AFM-FM）和铁磁-顺磁（FM-PM）的一级磁结构相变。其FM-PM的相变温度Tc随Pr掺入量的增加而升高,在52～82K之间变化。显著的跳变现象和初始效应在3K的磁化过程中被发现。和LaFe12B6化合物相比,Pr的加入明显改善了该化合物在低温时的磁滞现象。计算得出La1-xPrxFe12B6（x=0、0.05、0.1、0.15和0.2）化合物在外加磁场为0～5T下的磁熵变最大值-ΔSMmax分别为0.2、9.4、11.4、8.8和9.8J/kg·K,与化合物LaFe12B6在0～5T下的磁熵变最大值0.2J/kg·K相比,掺入Pr后,材料的磁熵变得到十分显著的提高。La1-xPrxFe12B6（x=0.05、0.1、0.15和0.2）的磁制冷能力RC和相对磁制冷能力RCP在 0～5T 的磁场下分别为 249.6、248.3、196.9 和 194.5J/kg;306.4、303.2、241.1 和 250.9J/kg。RE2Cr2C3（RE=Tb、Dy、Ho和Er）金属间化合物的结构均属于Ho2Cr2C3型的单斜晶系,空间群为C2/m,升温磁化过程中经历反铁磁-顺磁（AFM-PM）的一级磁结构相变,奈尔温度TN分别为53.8、23、15和7K。计算得到RE2Cr2C3（RE=Tb、Dy、Ho和Er）金属间化合物在外加磁场为0～5T下的熵变最大值-ΔSMmax分别为4.1、8.8、13.9和15.2J/kg·K。磁制冷能力RC和相对磁制冷能力RCP在0～5T磁场下分别为95.6、209.3、307.8 和 320.8J/kg;115.7、273.2、402.6 和 399.7J/kg。可见RE2Cr2C3（RE=Tb、Dy、Ho和Er）金属间化合物在中低温区是极具应用潜力的磁制冷材料。RECo2B2C（RE=Gd、Tb和Dy）金属间化合物属于LuNi2B2C型的四方晶系,空间群为I/4mmm。升温磁化过程中经历铁磁-顺磁（FM-PM）的二级磁结构相变,相变温度Tc分别为11、5和8K。计算得到RECo2B2C（RE=Gd、Tb和Dy）金属间化合物在外加磁场为0～5T下的熵变最大值-ΔSMmax分别为9.4、18.1和17.8J/kg·K。在0～5T磁场下的磁制冷能力RC分别为169.1、350.1和380.4J/kg,相对磁制冷能力RCP分别215.7、441.3和 485.6J/kg。
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