变磁性相变伴随的磁热效应

发布时间：2017-11-01 19:29

  本文关键词：变磁性相变伴随的磁热效应

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【摘要】：本课题主要研究通过材料成分和制备工艺设计来调控相关磁热材料变磁性临界场和相变温度,从而调节磁热效应的相变温区,增强材料磁制冷能力。对于磁相变合金而言,一级相变过程中两相间大的磁化强度差决定该合金的磁驱动能力,然而一级相变所带来的相变温区窄,热滞和磁滞损耗则一定程度上阻碍合金磁热效应的实际应用。基于此,我们对两种典型磁相变合金,Ni-Mn-Sn铁磁形状记忆合金与变磁性MnCoSi合金进行研究与分析。主要内容如下：1) MnCoSi合金变磁性以及相关性质的研究MnCoSi合金在低温下,具有层状双螺旋反铁磁结构,其在Neel温度以下,当施加足够大的磁场时,可以诱发反铁磁到高磁状态的变磁性转变。然而该变磁性临界场比较大(2 T),限制了该合金的实际应用。当MnCoSi合金中分别引入5%的Mn/C o缺位时(Mn_(0.95)CoSi、 MnCo_(0.9)sSi),合金表现出变磁性行为,Mn缺位使合金室温变磁性临界场降低至1.3 T,并且该变磁性相变过程伴随磁热效应。与没引入缺位MnCoSi合金相比(2.4 T)约低一倍,提高合金在低场下磁驱动效率,使其在低磁场下具有较大的磁熵变。并且在整个相变中出现二级相变不伴随磁滞完全可逆,具有较宽的半高宽。而Co缺位使合金基磁态趋于稳定的铁磁态,合金变磁性临界场增高,相变温度降低至260 K(MnCoSi相变温度270 K),导致磁滞变大。除此之外,我们研究了准三元CoMn_(0.99)Fe_(0.01)Si合金在不同热处理条件(退火与快淬)下的变磁性行为与磁熵变。快淬时,合金的变磁性临界场降低至1.3 T,与退火样品(临界场约2.3 T)相比约低35%,相变临界温度降低到230 K(退火样品为250 K),同时在低磁场下磁熵变变大。2) Ni-Mn-Sn合金晶体结构与相变温度的研究当掺入具有价电子4d,4f的元素时,Ni-Mn-Sn晶格常数与相变温度会发生变化。Ni_(4.5)Mn-xSmxSn_(11) (x=0,1,2,4)合金中掺入稀土元素Sm,使合金相变温度增大,晶体结构呈现出复杂的混合相,在相变中的热滞随着稀土元素掺入量增大而变小；(x=0-5)合金中,随着Mo元素含量增加,相变温度表现出降低趋势,在不同Mo原子浓度下,合金晶体结构在室温出现奥氏体体心立方L21以及四角结构L1_0,10M,40等马氏体结构。
【关键词】：磁热材料 变磁性 临界场 一级相变 二级相变
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM27
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-20
• 1.1 相变热力学简介11-12
• 1.1.1 一级相变11-12
• 1.1.2 二级相变12
• 1.2 相变的晶体学简介12-13
• 1.2.1 重构型相变13
• 1.2.2 位移型相变13
• 1.3 磁热效应13-14
• 1.3.1 磁热效应定义13
• 1.3.2 实际应用13
• 1.3.3 磁热效应热力学基础13-14
• 1.4 磁热材料研究近况14-19
• 1.4.1 La-Fe-Si合金15-16
• 1.4.2 Gd-Si-Ge合金16-17
• 1.4.3 Ni-Mn-X哈斯勒合金17-18
• 1.4.4 MM’X合金18-19
• 1.5 选题目的及研究内容19-20
• 2 实验方法20-25
• 2.1 样品制备20-21
• 2.1.1 真空熔炼20-21
• 2.1.2 真空甩带21
• 2.2 样品表征21-25
• 2.2.1 相结构的表征21-22
• 2.2.2 相变温度的表征22-23
• 2.2.3 磁性能的表征23-25
• 3 MnCoSi、Mn_(0.95)CoSi以及MnCo_(0.95)Si合金变磁性与磁熵变25-37
• 3.1 引言25
• 3.2 研究思路与合金设计25-30
• 3.3 实验30
• 3.4 结果与分析30-35
• 3.4.1 MnCoSi、Mn_(0.95)CoSi以及MnCo_(0.95)Si合金晶体结构30-31
• 3.4.2 MnCoSi、Mn_(0.95)CoSi以及MnCo_(0.95)Si合金变磁性31-34
• 3.4.3 MnCoSi、Mn_(0.95)CoSi以及MnCo_(0.95)Si合金磁熵变34-35
• 3.5 本章结论35-37
• 4 快淬和退火CoMn_(0.99)Fe_(0.01)Si合金变磁性与磁熵变37-45
• 4.1 引言37
• 4.2 研究思路和合金设计37-39
• 4.3 实验39-40
• 4.4 结果与分析40-44
• 4.4.1 快淬和退火CoMn_(0.99)Fe_(0.01)Si合金晶体结构40
• 4.4.2 快淬和退火CoMn_(0.99)Fe_(0.01)Si合金变磁性40-43
• 4.4.3 快淬和退火CoMn_(0.99)Fe_(0.01)Si合金磁熵变43-44
• 4.5 本章结论44-45
• 5 Ni_(45)Mn_(44-x)Sm_xSn_(11)/Mn_(39)Ni_(50-x)Mo_xSn_(11)合金的相变表征45-52
• 5.1 引言45
• 5.2 研究思路与合金设计45-48
• 5.3 实验48
• 5.4 结果与分析48-51
• 5.4.1 Ni_(45)Mn_(44-x)Sm_xSn_(11)(x=0,1,4)晶体结构表征48
• 5.4.2 Ni_(45)Mn_(44-x)Sm_xSn_(11)(x=0,1,4)相变热分析48-49
• 5.4.3 Mn_(39)Ni_(50-x)Mo_xSn_(11)(x=0-5)晶体结构表征49-50
• 5.4.4 Mn_(39)Ni_(50-x)Mo_xSn_(11)(x=0-5)相变热分析50-51
• 5.5 本章结论51-52
• 结论52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-62
• 附录62

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1 阿卜杜克热木·麦麦提;变磁性相变伴随的磁热效应[D];南京理工大学;2016年

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本文编号：1128210