论文部分内容阅读
磁致冷作为一项高新绿色制冷技术，有望替代传统的蒸汽压缩制冷。NaZn13型立方结构的La(Fe,Si)13系列化合物及其衍生化合物由于具有大磁热效应，且价格低廉、环境友好，有望成为优良磁制冷材料。本文用X射线衍射、扫描电镜和磁性测量系统地研究了(La，R)(Fe,Co,Si)13系列化合物的物相结构、磁性及其磁热效应。
本论文的主要研究结果如下：(1)XRD分析得出La1.1-xGdxFe11.4Si1.6(X=0，0.05，0.1，0.15和0.2)系列化合物均由NaZn13型立方结构(空间群Fm-3c)组成。居里温度随着Gd的增加分别从195 K(x=0)升高到198 K(x=0.2)。Gd替代La弱化了其居里温度附近的场致变磁转变，继而从一级相变转变为二级相变。化合物的热滞随着Gd的增加有所减小。La1.1-xGdxFe11.4Si1.6(x=0，0.05，0.1，0.15和0.2)系列化合物在磁场变化为0～1.5 T下的最大磁熵变从14.1 Jkg-1K-1降到9.6 Jkg-1K-1。(2)为了调节居里温度，对LaGd0.1Fe11.4Si1.6(x=0.1，0.3，0.5，0.7和0.9)和La0.9Ce0.2Fe11.0Si2.0(x=0，0.2，0.4和0.8)系列化合物添加了Co元素。由LaGd0.1Fe11.1Co0.3Si1.6化合物的扫描电镜照片分析得出，化合物主要由三相组成，分别为主相LaGd0.17Fe11.16Co0.43Si1.68(灰色区域)，小部份富铁相LaGd0.68Fe116.9Co3.77Si4.57(黑色区域)和富镧相LaGd0.12Fe0.96Co0.14Si1.06(白色区域)。用Co替代Fe以后使LaGd0.1Fe11.4-xCoxSi1.6和La0.9Ce0.2Fe11-xCoxSi2.0系列化合物的居里温度调到了室温附近。磁性测量表明，该系列化合物不存在热滞。磁场变化为0～1.5 T下，LaGd0.1Fe11.4Si1.6(x=0.1，0.3，0.5，0.7和0.9)和La0.9Ce0.2Fe11.0Si2.0(x=0，0.2，0.4和0.8)系列化合物的最大磁熵变分别从13.8 Jkg-1K-1降到1.5Jkg-1K-1以及从5.6 Jkg-1K-1降到2.7 Jkg-1K-1。等温磁熵变随Co含量的增加而减小。(3)研究了适当添加稀土元素Ce、Gd、Dy、 Er对化合物LaR0.1Fe11.4Si1.6的居里温度和磁热效应的影响。添加R=La、Ce、Gd、Dy和Er后该系列化合物的居里温度分别为196，190，196，191和194 K。其中添加Ce的化合物的磁熵变为最大，添加Er的化合物的磁熵变为最小。虽然如此，由于等温磁熵曲线的宽度，Ce替代化合物的相对制冷能力与其他化合物的相当。