新型过渡金属基一级相变材料的相变和磁性
发布时间：2021-04-17 20:21
MM’X型材料是一种新型磁制冷材料,具有磁热效应大、环境友好、原料价格低廉无毒等优点,而备受关注。本文一部分工作主要研究了Ge、Al掺杂对MnFe0.6Ni0.4Si化合物的晶体结构、磁性和磁热效应的影响。另一部分工作研究了MnFe4Si3单晶的生长、表征,研究该系列材料的磁性、各向异性、磁热效应。主要采用X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、振动样品磁强计（VSM）、差示热量扫描仪（DSC）等分别研究了这些化合物的晶体结构、磁性及磁热效应、比热等。主要研究内容总结如下:1.掺杂不同元素对MnFe0.5Ni0.4M0.1Si（M=Ni、Co、Fe、Cr、Ti、Cu、Al）化合物的结构和磁性的影响。当M0.1=（Ni、Fe、Co、Cr、Ti、Cu、Al）0.1的顺序掺杂时化合物晶体结构从TiNiSi正交结构变为Mn5Si3六角结构。当M...
【文章来源】：内蒙古师范大学内蒙古自治区
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁制冷原理示意图[12,13]
内蒙古师范大学硕士学位论文7这是等温磁化过程中磁制冷材料的磁熵变的积分表达式，是材料磁热效应的重要物理量。该式说明磁熵的变化与磁化强度随温度的变化和磁场变化成正比关系。在给定的外加磁场变化下，材料本身的性质决定磁热效应的大校2.2一级相变的磁热效应因为磁热效应的大小与磁有序参量磁化强度的变化率成正比关系，所以变化率大处磁热效应大。众所周知，磁化强度的变化率往往在磁相变出区最大，并且一级相变区比二级相变区要大，因此人们开始研究一级相变磁热效应材料。在一级相变中，热力学势的一阶导数不连续变化，并且熵，体积或磁化强度得突变。同时，一级相变的热容量应该是无限的，所以如何分析和测定一级相变磁熵变化成为研究的焦点。Pecharsky等人用一级磁相变原理详细分析了一级相变引起的磁熵变[25]。图2.2-1磁性材料磁熵在H1，H2磁场下一阶相变附近S-T原理图[26]Fig2.2-1S-Tschema3ticdiagramofmagneticentropyofmagneticmaterialunderH1,H2magneticfieldnearfirst-orderphasetransition[26]图1-2显示在一级相变点的磁熵随温度变化的S-T曲线。是一级相变的焓，的总熵变是不连续的。假设相变化发生在和之间，系统的总熵为：(2-8)温度在,，范围内可以表示为：
内蒙古师范大学硕士学位论文9于相同磁化强度下的二级相变。磁性有序变化通常伴随着结构变化，这也促进了磁化强度的变化，并增强了磁热效应。2.3主要的实验仪器与实验方法本文工作中主要用于样品制备的仪器有三种：一是把称量好的原材料放进WK系列真空电弧炉里进行融化成均匀，反复性熔炼五次（图2.3-1）。二是把熔炼好的合金进行封管抽真空（图2.3-2），目的是把样品跟空气隔离，在高纯氩气保护下进行下一步热处理。三是把封管的样品进行退火均匀化处理，目的是通过熔炼过程的合金没有完全找到自己的原子占位，所以通过高温处理找到自己的原子占位，并形成稳定晶体结构，也有助于处理杂相，提高相纯度（图2.3-3）。图2.3-1WK系列真空电弧炉Fig2.3-1WKSeriesVacuumArcMelting图2.3-2真空封管Fig2.3-2Vacuumsealingtube图2.3-3真空手套箱Fig2.3-3Vacuumglovebox图2.3-4行星式高能球磨机Fig2.3-4Planetaryhighenergyballmiller
本文编号：3144081
【文章来源】：内蒙古师范大学内蒙古自治区
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁制冷原理示意图[12,13]
内蒙古师范大学硕士学位论文7这是等温磁化过程中磁制冷材料的磁熵变的积分表达式，是材料磁热效应的重要物理量。该式说明磁熵的变化与磁化强度随温度的变化和磁场变化成正比关系。在给定的外加磁场变化下，材料本身的性质决定磁热效应的大校2.2一级相变的磁热效应因为磁热效应的大小与磁有序参量磁化强度的变化率成正比关系，所以变化率大处磁热效应大。众所周知，磁化强度的变化率往往在磁相变出区最大，并且一级相变区比二级相变区要大，因此人们开始研究一级相变磁热效应材料。在一级相变中，热力学势的一阶导数不连续变化，并且熵，体积或磁化强度得突变。同时，一级相变的热容量应该是无限的，所以如何分析和测定一级相变磁熵变化成为研究的焦点。Pecharsky等人用一级磁相变原理详细分析了一级相变引起的磁熵变[25]。图2.2-1磁性材料磁熵在H1，H2磁场下一阶相变附近S-T原理图[26]Fig2.2-1S-Tschema3ticdiagramofmagneticentropyofmagneticmaterialunderH1,H2magneticfieldnearfirst-orderphasetransition[26]图1-2显示在一级相变点的磁熵随温度变化的S-T曲线。是一级相变的焓，的总熵变是不连续的。假设相变化发生在和之间，系统的总熵为：(2-8)温度在,，范围内可以表示为：
内蒙古师范大学硕士学位论文9于相同磁化强度下的二级相变。磁性有序变化通常伴随着结构变化，这也促进了磁化强度的变化，并增强了磁热效应。2.3主要的实验仪器与实验方法本文工作中主要用于样品制备的仪器有三种：一是把称量好的原材料放进WK系列真空电弧炉里进行融化成均匀，反复性熔炼五次（图2.3-1）。二是把熔炼好的合金进行封管抽真空（图2.3-2），目的是把样品跟空气隔离，在高纯氩气保护下进行下一步热处理。三是把封管的样品进行退火均匀化处理，目的是通过熔炼过程的合金没有完全找到自己的原子占位，所以通过高温处理找到自己的原子占位，并形成稳定晶体结构，也有助于处理杂相，提高相纯度（图2.3-3）。图2.3-1WK系列真空电弧炉Fig2.3-1WKSeriesVacuumArcMelting图2.3-2真空封管Fig2.3-2Vacuumsealingtube图2.3-3真空手套箱Fig2.3-3Vacuumglovebox图2.3-4行星式高能球磨机Fig2.3-4Planetaryhighenergyballmiller
本文编号：3144081
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