Gd-Zn-Mn和Gd-Mn-Si合金的微结构及磁热效应的研究

发布时间：2017-08-02 16:31

  本文关键词：Gd-Zn-Mn和Gd-Mn-Si合金的微结构及磁热效应的研究

  更多相关文章： 磁热效应 磁制冷 磁工质 磁熵变 居里温度

【摘要】：磁制冷主要是通过磁工质的磁热效应来实现,与传统气体压缩制冷方式相比,具有无污染、无噪音,是一种绿色制冷技术,具有巨大的发展潜力。金属Gd和Gd基二元合金在室温附近具有较好的磁热效应,但是远不能满足室温制冷技术的要求。本文针对GdMn、GdZn二元合金,利用真空熔炼制备了Gd70MnxZn30-x(x=3,5,7,9,11合金和Gd80MnxSi20-x(x=3,5,7,9,11)合金,主要开展了以下工作:1.利用Miedema模型计算了GdZn相,GdMn2相,Gd5Si3相的形成能,发现Gd5Si3相的形成能小于GdMn2相,GdMn2相的形成能小于GdZn相,说明Gd5Si3相最稳定。2.本文研究了Gd70MnxZn30-x(x=3,5,7,9,11)合金的晶体结构、居里温度、磁熵变、Arrott曲线、绝热温变及显微组织。实验结果发现,在Gd70MnxZn30-x(x=3,5,7,9,11)合金中,随着Mn元素含量的增加,其居里温度是先升高后趋于稳定,磁熵变是先变大后趋于稳定,绝热温变是先变小后变大。通过对Arrott曲线分析,可知其是二级相变材料。Mn元素的增加,可以细化GdZn晶粒,且锰元素还能延缓磁化强度的下降。3.在对Gd80MnxSi20-x(x=3,5,7,9,11)合金的晶体结构、居里温度、磁熵变、Arrott曲线、绝热温变及显微组织的研究中,随着Si含量的增加,其居里温度先升高后趋于稳定,磁熵变是先增大后降低。通过对其Arrott曲线的分析,可知样品是二级相变材料。对M-T曲线的分析,Si元素会降低合金对温度的敏感性,使其响应能力变弱。综上所言,本文通过Mn和Si分别部分替代Gd70Zn30和Gd80Mn20,发现其居里温度都有所提高,且可以通过调节元素含量,改变其居里温度是一种很有潜力的室温磁制冷材料。
【关键词】：磁热效应 磁制冷 磁工质 磁熵变 居里温度
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.45
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-25
• 1.1 引言8
• 1.2 磁制冷的基本原理8-14
• 1.2.1 磁热效应原理8-9
• 1.2.2 磁热效应的热力学表述9-13
• 1.2.3 磁制冷能力13-14
• 1.3 磁制冷材料的研究现状14-24
• 1.3.1 稀土化合物类14-18
• 1.3.2 过渡族金属类18-20
• 1.3.3 钙钛矿结构类20-21
• 1.3.4 铁磁性的基本原理21
• 1.3.5 磁制冷材料的制备方法21-23
• 1.3.6 磁制冷材料的选用原则23-24
• 1.4 本论文的研究意义及主要内容24-25
• 1.4.1 研究意义24
• 1.4.2 研究的主要内容24-25
• 第二章 实验内容25-29
• 2.1 样品的制备25-27
• 2.1.1 样品的制备方法25
• 2.1.2 样品的制备设备25-27
• 2.2 样品的测量27-29
• 2.2.1 M-T曲线与M-H曲线27
• 2.2.2 物相结构分析27
• 2.2.3 组织形貌与成分分析27
• 2.2.4 绝热温变分析27-29
• 第三章 热力学计算29-34
• 3.1 计算模型和方法29-31
• 3.1.1 Miedema模型29-30
• 3.1.2 A_mB_n（s）相的形成能计算30-31
• 3.2 计算结果31-33
• 3.3 小结33-34
• 第四章 Mn元素的替代对Gd_(70)Zn_(30)合金结构与磁热性质的影响34-47
• 4.1 Gd_(70)Zn_(30-x)Mn_x的物相结构分析35
• 4.2 Gd_(70)Mn_xZn_(30-x)的微观组织分析35-38
• 4.2.1 Gd_(70)Mn_xZn_(30-x)合金金相分析35-37
• 4.2.2 Gd_(70)Mn_xZn_(30-x)合金扫描电镜分析37-38
• 4.3 Gd_(70)Mn_xZn_(30-x)的磁性及磁热效应分析38-46
• 4.3.1 Gd_(70)Mn_xZn_(30-x)的居里温度分析38-41
• 4.3.2 Gd_(70)Mn_xZn_(30-x)的磁化强度分析41-42
• 4.3.3 Gd_(70)Mn_xZn_(30-x)的Arrott曲线分析42-44
• 4.3.4 Gd_(70)Mn_xZn_(30-x)的磁熵变曲线和绝热温变曲线分析44-46
• 4.4 小结46-47
• 第五章 Si元素部分替代对Gd_(80)Mn20合金结构及磁热性质的影响47-58
• 5.1 Gd_(80)Mn_(20-x)Si_x的物相分析48
• 5.2 Gd_(80)Mn_(20-x)Si_x的显微组织的分析48-51
• 5.2.1 Gd_(80)Mn_xSi_(20-x)合金金相分析48-50
• 5.2.2 Gd_(80)Mn_xSi_(20-x)合金扫描电镜分析50-51
• 5.3 Gd_(80)Si_xMn_(20-x)的磁性及磁热效应分析51-57
• 5.3.1 Gd_(80)Si_xMn_(20-x)的居里温度分析51-53
• 5.3.2 Gd_(80)Si_xMn_(20-x)磁化强度的分析53-54
• 5.3.3 Gd_(80)Mn_(20-x)Si_x的Arrott曲线分析54-56
• 5.3.4 Gd_(80)Si_xMn_(20-x)的磁性及磁热效应分析56-57
• 5.4 小结57-58
• 第六章 结论58-59
• 参考文献59-64
• 致谢64-65
• 攻读学位期间的研究成果65-66

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