LaFeSi氢化物与金属复合材料的磁致冷综合性能研究
发布时间：2021-02-22 15:09
目前,具有一级相变的NaZn13型La（Fe,Si）13基合金已经成为国际上公认的最有潜力的磁致冷材料之一。但是La（Fe,Si）13氢化物的综合磁致冷性能,比如热导率、抗压强度和抗腐蚀性等,无法在主动磁蓄冷样机上长时间使用,本文为解决这一问题展开了研究。通过50 MPa的氢气压力下烧结制备出了居里温度在室温附近的高α-Fe含量片状La0.9Ce0.1Fe11.7-xMnxSi1.3（x=0和0.35）氢化物块体;采用球磨法细化混合粉末并使用高气压热处理设备烧结制备出了La0.5Pr0.5Fe11.4Si1.6B0.2/Al氢化复合样品;使用高气压热处理设备烧结出低α-Fe相的La0.7Ce0.3Fe11.45Mn0.2
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁热效应原理
第1章绪论-3-原本状况，就此达成一个制冷循环。图1.2磁致冷循环Fig.1.2Magneticrefrigerationcycle1.2.2磁致冷技术的热力学理论从热力学的角度分析，磁热效应是在绝热条件下通过外加磁场使系统内部的磁熵总量发生增减，达到制冷的目的。磁致冷技术使用的材料一般都是固体薄片或块体，所以忽略在循环中发生的体积变化。假设B为外部磁场大小，T为温度，采用吉布斯自由能对整体的热力学进行分析。整个体系的吉布斯自由能微分形式可以这样表示[10]：=+(1-1)上式为状态函数，写成全微分形式为：=(),+(),+(),(1-2)熵可以表示为：=(),(1-3)求熵对磁化强度的偏微分：(),=(2)(1-4)磁化强度为：=(),(1-5)熵的全微分形式：
第1章绪论-7-取代的是处于96I上的FeII原子。这种配位方式使La(Fe,Si)13化合物表现出了特殊的磁学性能。图1.3LaFe13晶体结构Fig.1.3CrystalstructureofLaFe131.4.2La(Fe,Si)13化合物的磁热效应La(Fe,Si)13化合物主要由过渡族金属和大量的高对称性铁构成，是一种具有高饱和磁化强度的磁致冷材料。而直接影响La(Fe,Si)13化合物晶格结构的元素为Si，Si为1.2<x<2.6时，化合物呈立方型NaZn13结构，空间群为Fm3c，而当3.2<x<5.0时，化合物变为四方型结构，空间群为I4/mcm[18]。目前，用于磁致冷技术的该系列化合物都是采用这种低Si含量的La(Fe,Si)13化合物。Si含量较低时该化合物会产生特殊的巡游电子变磁转变现象，即当外界温度大于居里温度时，外加磁场达到一定程度，La(Fe,Si)13化合物会由顺磁态转变成铁磁态。在磁场强度与磁化强度的测量中可以观察到阶梯状的上升趋势，而等温磁化曲线上也会有这种现象，通常以磁化强度的平方做纵轴，外加磁场与磁化强度的比为横轴，曲线上会出现拐点，同时证明其一级相变的特点。当x大于1.6时，一级相变特征逐渐消失并向二级相变转变，温度滞后和磁滞也会减小，最终完全过渡到二级相变。1.4.3吸氢对La(Fe,Si)13化合物的影响本文所有实验都经过了吸氢这一步骤，文献表明，H会作为间隙原子进入La-Fe-Si晶胞中，增加FeII和FeII之间的距离，调节La-Fe-Si化合物的居里温度，且不会影响磁性能。最早发现这一现象的是Tang等人，在1993年发现立方相的
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of excess lanthanum on corrosion and magnetocaloric property of LaFe11.5Si1.5 compounds[J]. Jie Hu,Zhongqi Dong,Yingming Shen,Bin Fu,Bianfang Zhang. Journal of Rare Earths. 2019(10)
[2]压力对热压法制备LaFe11.6Si1.4H1.02-In复合材料组织与性能的影响（英文）[J]. 庞文凯,陈云贵,唐永柏,周龄童,郭华强. 稀有金属材料与工程. 2017(09)
[3]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)
[4]La0.9Ce0.1Fe11.44Si1.56Hy合金及其粉末粘结块体的磁热效应[J]. 慕利娟,黄焦宏,刘翠兰,程娟,孙乃坤,赵增祺. 金属学报. 2015(06)
[5]Effect of Particle Size on the Hysteretic Behavior and Magnetocaloric Effect of La0.5Pr0.5Fe11.4Si1.6 Compound[J]. Jiaohong Huang,Naikun Sun,Cuilan Liu,Yumei Ge,Tao Zhang,Feng Liu,Pingzhan Si. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(01)
[6]La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2合金及其氢化物的磁热效应[J]. 葛玉梅,松林,黄焦宏,刘翠兰,张涛,特古斯. 稀有金属. 2013(04)
[7]空间制冷技术在星载红外遥感器中的应用与发展[J]. 朱建炳,潘雁频. 真空与低温. 2003(01)
[8]室温磁致冷工质的选用原则及制备技术[J]. 钟喜春,曾德长,刘正义,魏兴钊. 材料科学与工程. 2002(03)
[9]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)
[10]磁制冷发展现状及趋势:Ⅰ磁致冷材料[J]. 陈远富,滕保华,陈云贵,涂铭旌,唐定骧. 低温工程. 2001(01)
硕士论文
[1]La（Fe,Si）13氢化物片状块体的高气压合成及磁热效应研究[D]. 郭杰.沈阳理工大学 2016
本文编号：3046177
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁热效应原理
第1章绪论-3-原本状况，就此达成一个制冷循环。图1.2磁致冷循环Fig.1.2Magneticrefrigerationcycle1.2.2磁致冷技术的热力学理论从热力学的角度分析，磁热效应是在绝热条件下通过外加磁场使系统内部的磁熵总量发生增减，达到制冷的目的。磁致冷技术使用的材料一般都是固体薄片或块体，所以忽略在循环中发生的体积变化。假设B为外部磁场大小，T为温度，采用吉布斯自由能对整体的热力学进行分析。整个体系的吉布斯自由能微分形式可以这样表示[10]：=+(1-1)上式为状态函数，写成全微分形式为：=(),+(),+(),(1-2)熵可以表示为：=(),(1-3)求熵对磁化强度的偏微分：(),=(2)(1-4)磁化强度为：=(),(1-5)熵的全微分形式：
第1章绪论-7-取代的是处于96I上的FeII原子。这种配位方式使La(Fe,Si)13化合物表现出了特殊的磁学性能。图1.3LaFe13晶体结构Fig.1.3CrystalstructureofLaFe131.4.2La(Fe,Si)13化合物的磁热效应La(Fe,Si)13化合物主要由过渡族金属和大量的高对称性铁构成，是一种具有高饱和磁化强度的磁致冷材料。而直接影响La(Fe,Si)13化合物晶格结构的元素为Si，Si为1.2<x<2.6时，化合物呈立方型NaZn13结构，空间群为Fm3c，而当3.2<x<5.0时，化合物变为四方型结构，空间群为I4/mcm[18]。目前，用于磁致冷技术的该系列化合物都是采用这种低Si含量的La(Fe,Si)13化合物。Si含量较低时该化合物会产生特殊的巡游电子变磁转变现象，即当外界温度大于居里温度时，外加磁场达到一定程度，La(Fe,Si)13化合物会由顺磁态转变成铁磁态。在磁场强度与磁化强度的测量中可以观察到阶梯状的上升趋势，而等温磁化曲线上也会有这种现象，通常以磁化强度的平方做纵轴，外加磁场与磁化强度的比为横轴，曲线上会出现拐点，同时证明其一级相变的特点。当x大于1.6时，一级相变特征逐渐消失并向二级相变转变，温度滞后和磁滞也会减小，最终完全过渡到二级相变。1.4.3吸氢对La(Fe,Si)13化合物的影响本文所有实验都经过了吸氢这一步骤，文献表明，H会作为间隙原子进入La-Fe-Si晶胞中，增加FeII和FeII之间的距离，调节La-Fe-Si化合物的居里温度，且不会影响磁性能。最早发现这一现象的是Tang等人，在1993年发现立方相的
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of excess lanthanum on corrosion and magnetocaloric property of LaFe11.5Si1.5 compounds[J]. Jie Hu,Zhongqi Dong,Yingming Shen,Bin Fu,Bianfang Zhang. Journal of Rare Earths. 2019(10)
[2]压力对热压法制备LaFe11.6Si1.4H1.02-In复合材料组织与性能的影响（英文）[J]. 庞文凯,陈云贵,唐永柏,周龄童,郭华强. 稀有金属材料与工程. 2017(09)
[3]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)
[4]La0.9Ce0.1Fe11.44Si1.56Hy合金及其粉末粘结块体的磁热效应[J]. 慕利娟,黄焦宏,刘翠兰,程娟,孙乃坤,赵增祺. 金属学报. 2015(06)
[5]Effect of Particle Size on the Hysteretic Behavior and Magnetocaloric Effect of La0.5Pr0.5Fe11.4Si1.6 Compound[J]. Jiaohong Huang,Naikun Sun,Cuilan Liu,Yumei Ge,Tao Zhang,Feng Liu,Pingzhan Si. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(01)
[6]La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2合金及其氢化物的磁热效应[J]. 葛玉梅,松林,黄焦宏,刘翠兰,张涛,特古斯. 稀有金属. 2013(04)
[7]空间制冷技术在星载红外遥感器中的应用与发展[J]. 朱建炳,潘雁频. 真空与低温. 2003(01)
[8]室温磁致冷工质的选用原则及制备技术[J]. 钟喜春,曾德长,刘正义,魏兴钊. 材料科学与工程. 2002(03)
[9]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)
[10]磁制冷发展现状及趋势:Ⅰ磁致冷材料[J]. 陈远富,滕保华,陈云贵,涂铭旌,唐定骧. 低温工程. 2001(01)
硕士论文
[1]La（Fe,Si）13氢化物片状块体的高气压合成及磁热效应研究[D]. 郭杰.沈阳理工大学 2016
本文编号：3046177
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3046177.html
