【摘 要】
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本文通过电弧熔炼与甩带的方法制备出了具有密排六方结构的稀土高熵合金Gd Tb Ho Er、GdTbHoErY、Gd Tb Ho Er La、Gd Tb Ho Er Pr和Gd Tb Ho Er La Y。主要对这些高熵合金做了三个方面的工作:一、通过XRD、SEM和TEM证明了稀土高熵合金GdTbHoErY具有单相的密排六方结构,并且绘制了其磁性相图,研究了其相变类型和磁热效应。二、在稀土高熵合金
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本文通过电弧熔炼与甩带的方法制备出了具有密排六方结构的稀土高熵合金Gd Tb Ho Er、GdTbHoErY、Gd Tb Ho Er La、Gd Tb Ho Er Pr和Gd Tb Ho Er La Y。主要对这些高熵合金做了三个方面的工作:一、通过XRD、SEM和TEM证明了稀土高熵合金GdTbHoErY具有单相的密排六方结构,并且绘制了其磁性相图,研究了其相变类型和磁热效应。二、在稀土高熵合金Gd Tb Ho Er的基础上加入非磁性元素La、Y和磁性元素Pr,探究高熵合金中“熵”和磁熵中“熵”的联系。三、探究快速冷却处理对稀土高熵合金结构与磁热性能的影响。通过对稀土高熵合金GdTbHoErY研究发现该合金具有单相密排六方结构。在5 T的磁场下,GdTbHoErY合金的制冷量（RC）和磁熵变（?SM）分别达到341 J·kg-1和5.4J·kg-1K-1。高RC是由于工作温度范围较大而引起的,随着外部磁场的增加,磁转变温度附近的峰与磁转变温度以下的峰结合,从而使工作温区变大,进而增加了RC值。此外,由于原子随机分布在晶格上,复杂的磁结构和交换耦合使得磁序列逐渐发生变化,从而导致磁热效应增强。在稀土高熵合金GdTbHoEr的基础上,添加非磁性元素La和Y发现这些高熵合金均具有单相密排六方结构。随着构型熵的增加,磁熵(从8.64降至5.85 J·kg-1K-1)反而减小。对于高熵合金Gd Tb Ho Er、Gd Tb Ho Er La和Gd Tb Ho Er La Y,在5 T外场下的RC值分别为924.48、390.72和245.70 J·kg-1。为了验证是否为非磁性的La和Y的稀释作用降低了这些高熵合金的磁化强度,在高熵合金Gd Tb Ho Er中添加了磁性Pr元素,发现其RC和?SM仍在减小。根据实验结果并结合相关文献表明,高熵合金的磁性能取决于稀土4f的固有磁性能,而构型熵与磁性能没有关系。此外,还发现这些高熵合金在低温处出现了非常高的饱和磁化强度,特别是高熵合金Gd Tb Ho Er,其饱和磁化强度达到291.3 emu/g。研究发现稀土高熵合金GdTbHoEr、GdTbHoErLa和GdTbHoErLa Y经过甩带（29m/s）处理后的XRD总体还是保持了空间群为P63/mmc的密排六方结构。此外,高熵合金Gd Tb Ho Er、Gd Tb Ho Er La和Gd Tb Ho Er La Y的磁转变温度分别为190 K、117 K和120 K。在5 T磁场下?SM分别为7.43、6.83和6.37 J·kg-1k-1,对应的RC值分别为420、306和249 J·kg-1。经过甩带处理后高熵合金的?SM与RC还是保持了随着构型熵的增加而减小的规律。这说明制备或处理样品的方法不会影响构型熵与磁熵的关系。稀土高熵合金表现出优异的磁学性能,这为开发新型磁制冷材料提供了思路。
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