稀土-过渡族基和MnCoGe基材料的磁制冷性能研究
发布时间：2021-01-25 20:49
磁制冷技术作为一种更加清洁高效的制冷方式而受到了人们的广泛关注。作为磁制冷技术的核心,磁热材料的研发一直是材料科学,凝聚态物理和固体化学等学科的研究热点。本论文聚焦于稀土-过渡族基和MnCoGe基磁制冷材料,进行了低温磁制冷材料领域的探索和室温磁制冷材料的性能优化。利用密度泛函理论计算,同步辐射X射线衍射,磁性测量,电输运测量,扫描电子显微镜,电化学测量等方法与手段对于所研究的科学问题进行了全面的表征。在低温区稀土-过渡族基磁制冷材料方面,本文主要研究了HoNiGa化合物的磁热效应和织构多晶Tb3NiGe2材料的旋转磁热效应。反铁磁HoNiGa化合物由于磁场诱导的反铁磁-铁磁变磁转变而表现出了可逆的大磁热效应（5 T磁场变化下△S=22 J/kg K）,十分具有实际应用前景。具有织构的多晶Tb3NiGe2材料在2T的磁场变化下在相变温度处表现出了可逆的2.91 J/kg K的磁熵变以及1.6K的绝热温变。同时,本文也从数学上证明了不同旋转磁热效应的计算方法的等价性。在室温磁制冷材料的性能优化方面,本文制备了 In作为金属粘结相的La0.7Ce0.3Fe11.48Mn0.12Si1.4H...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
1.1 现代制冷技术与磁制冷
1.2 磁热效应的定义与沿革
1.3 磁热效应的理论描述
1.4 磁热效应的测量方法
2 文献综述
2.1 低温区磁制冷材料
2.2 近室温区磁制冷材料
2.2.1 镧系金属钆（Gd）
5（Si,Ge）4系磁制冷材料"> 2.2.2 Gd5（Si,Ge）4系磁制冷材料
1-xSbx与Mn2-xFexP1-yMy（M=As,Ge,Si）系磁制冷材料"> 2.2.3 MnAs1-xSbx与Mn2-xFexP1-yMy（M=As,Ge,Si）系磁制冷材料
2MnX（X=Ga,Sn,In,Sb）系磁制冷材料"> 2.2.4 Ni2MnX（X=Ga,Sn,In,Sb）系磁制冷材料
2.2.5 钙钛矿及类钙钛矿型化合物磁制冷材料
1-xMx)13（M=Al,Si）系磁制冷材料"> 2.2.6 La(Fe1-xMx)13（M=Al,Si）系磁制冷材料
2.2.7 MM'X型磁制冷材料
2.3 选题思路及目的
2.3.1 选题思路
2.3.2 研究内容
3 实验方法
3.1 样品的制备方法
3.1.1 多晶样品的制备
3.1.2 单晶样品的制备
3.2 样品晶体结构与成分分析方法
3.2.1 X射线衍射
3.3 样品形貌和成分分析
3.4 样品物理性能分析方法
3.4.1 样品磁性能表征
3.4.2 样品热性能测量
3.4.3 样品电学性能测量
3.4.4 样品力学性能测量及其他
3.5 使用密度泛函理论进行计算
3.5.1 密度泛函理论基础
3.5.2 实际计算细节讨论
3.6 金属间化合物电子结构与其磁性之间的关联:Stoner判据
3.7 金属间化合物磁性与化学键之间的关联:COHP分析
3.8 巡游磁性的预测与调控
4 反铁磁HoNiGa变磁转变诱导的大磁热效应
4.1 引言
4.2 实验
4.3 结果与讨论
4.4 本章小结
3NiGe2化合物的连续磁转变及各向异性磁热效应">5 织构多晶Tb3NiGe2化合物的连续磁转变及各向异性磁热效应
5.1 引言
5.2 实验
5.3 结果与讨论
5.4 本章小结
13Hy/In复合材料的优异综合性能">6 La（Fe,Si）13Hy/In复合材料的优异综合性能
6.1 引言
6.2 实验
6.3 结果与讨论
6.4 本章小结
7 价电子浓度调控对于MnCoGe基化合物结构和磁性的影响
7.1 引言
7.2 实验
7.2.1 样品合成
7.2.2 结构表征
7.2.3 磁性测量
7.2.4 理论计算
7.3 结果与讨论
7.3.1 h-MnCoGe晶体结构和磁性能的理论解释
7.3.2 Zn掺杂h-MnCoGe的理论模拟
7.3.3 Zn掺杂h-MnCoGe的合成和结构表征
1-xZnx（x=0,0.02,0.04和0.05）样品的磁性和磁热效应"> 7.3.4 MnCoGe1-xZnx（x=0,0.02,0.04和0.05）样品的磁性和磁热效应
7.3.5 As掺杂MnCoGe的结构和磁性
7.4 本章小结
8 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of impurity phase on corrosion resistance and magnetic entropy change for LaFe11.3Co0.4Si1.3C0.15 magnetocaloric compound[J]. 胡洁,付松,霍岩,龙毅,薛佳宁. Journal of Rare Earths. 2016(03)
[2]LaFe11.5Si1.5化合物氢化特性及稳定性的研究[J]. 张登魁,赵金良,张红国,岳明. 物理学报. 2014(19)
[3]Effects of interstitial H and/or C atoms on the magnetic and magnetocaloric properties of La（Fe, Si）13-based compounds[J]. ZHANG Hu,HU FengXia,SUN JiRong,SHEN BaoGen. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2013(12)
[4]半导体制冷技术及应用[J]. 卢菡涵,刘志奇,徐昌贵,侯云辉,刘振俊. 机械工程与自动化. 2013(04)
[5]粉末冶金法制备La(Fe11.05Co0.85Si1.1)B0.25化合物的磁热效应[J]. 武清,黄焦宏,刘翠兰,闫宏伟,邓沅,程娟. 稀有金属. 2011(03)
[6]磁制冷技术的应用与研究前景[J]. 刘涛. 制冷与空调(四川). 2009(01)
[7]LaFe11.2Co0.7Si1.1合金在室温区的巨大磁熵变[J]. 胡凤霞,沈保根,孙继荣,王光军,成昭华. 物理. 2002(03)
本文编号：2999873
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
1.1 现代制冷技术与磁制冷
1.2 磁热效应的定义与沿革
1.3 磁热效应的理论描述
1.4 磁热效应的测量方法
2 文献综述
2.1 低温区磁制冷材料
2.2 近室温区磁制冷材料
2.2.1 镧系金属钆（Gd）
5（Si,Ge）4系磁制冷材料"> 2.2.2 Gd5（Si,Ge）4系磁制冷材料
1-xSbx与Mn2-xFexP1-yMy（M=As,Ge,Si）系磁制冷材料"> 2.2.3 MnAs1-xSbx与Mn2-xFexP1-yMy（M=As,Ge,Si）系磁制冷材料
2MnX（X=Ga,Sn,In,Sb）系磁制冷材料"> 2.2.4 Ni2MnX（X=Ga,Sn,In,Sb）系磁制冷材料
2.2.5 钙钛矿及类钙钛矿型化合物磁制冷材料
1-xMx)13（M=Al,Si）系磁制冷材料"> 2.2.6 La(Fe1-xMx)13（M=Al,Si）系磁制冷材料
2.2.7 MM'X型磁制冷材料
2.3 选题思路及目的
2.3.1 选题思路
2.3.2 研究内容
3 实验方法
3.1 样品的制备方法
3.1.1 多晶样品的制备
3.1.2 单晶样品的制备
3.2 样品晶体结构与成分分析方法
3.2.1 X射线衍射
3.3 样品形貌和成分分析
3.4 样品物理性能分析方法
3.4.1 样品磁性能表征
3.4.2 样品热性能测量
3.4.3 样品电学性能测量
3.4.4 样品力学性能测量及其他
3.5 使用密度泛函理论进行计算
3.5.1 密度泛函理论基础
3.5.2 实际计算细节讨论
3.6 金属间化合物电子结构与其磁性之间的关联:Stoner判据
3.7 金属间化合物磁性与化学键之间的关联:COHP分析
3.8 巡游磁性的预测与调控
4 反铁磁HoNiGa变磁转变诱导的大磁热效应
4.1 引言
4.2 实验
4.3 结果与讨论
4.4 本章小结
3NiGe2化合物的连续磁转变及各向异性磁热效应">5 织构多晶Tb3NiGe2化合物的连续磁转变及各向异性磁热效应
5.1 引言
5.2 实验
5.3 结果与讨论
5.4 本章小结
13Hy/In复合材料的优异综合性能">6 La（Fe,Si）13Hy/In复合材料的优异综合性能
6.1 引言
6.2 实验
6.3 结果与讨论
6.4 本章小结
7 价电子浓度调控对于MnCoGe基化合物结构和磁性的影响
7.1 引言
7.2 实验
7.2.1 样品合成
7.2.2 结构表征
7.2.3 磁性测量
7.2.4 理论计算
7.3 结果与讨论
7.3.1 h-MnCoGe晶体结构和磁性能的理论解释
7.3.2 Zn掺杂h-MnCoGe的理论模拟
7.3.3 Zn掺杂h-MnCoGe的合成和结构表征
1-xZnx（x=0,0.02,0.04和0.05）样品的磁性和磁热效应"> 7.3.4 MnCoGe1-xZnx（x=0,0.02,0.04和0.05）样品的磁性和磁热效应
7.3.5 As掺杂MnCoGe的结构和磁性
7.4 本章小结
8 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of impurity phase on corrosion resistance and magnetic entropy change for LaFe11.3Co0.4Si1.3C0.15 magnetocaloric compound[J]. 胡洁,付松,霍岩,龙毅,薛佳宁. Journal of Rare Earths. 2016(03)
[2]LaFe11.5Si1.5化合物氢化特性及稳定性的研究[J]. 张登魁,赵金良,张红国,岳明. 物理学报. 2014(19)
[3]Effects of interstitial H and/or C atoms on the magnetic and magnetocaloric properties of La（Fe, Si）13-based compounds[J]. ZHANG Hu,HU FengXia,SUN JiRong,SHEN BaoGen. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2013(12)
[4]半导体制冷技术及应用[J]. 卢菡涵,刘志奇,徐昌贵,侯云辉,刘振俊. 机械工程与自动化. 2013(04)
[5]粉末冶金法制备La(Fe11.05Co0.85Si1.1)B0.25化合物的磁热效应[J]. 武清,黄焦宏,刘翠兰,闫宏伟,邓沅,程娟. 稀有金属. 2011(03)
[6]磁制冷技术的应用与研究前景[J]. 刘涛. 制冷与空调(四川). 2009(01)
[7]LaFe11.2Co0.7Si1.1合金在室温区的巨大磁熵变[J]. 胡凤霞,沈保根,孙继荣,王光军,成昭华. 物理. 2002(03)
本文编号：2999873
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