稀土磁制冷材料GdDyFe、GdDyFeNi和GdDyFeAl的磁熵研究

摘要

采用非自耗真空电弧炉熔炼制备了GdDyFe、GdDyFeNi、GdDyFeAl系列磁制冷材料.利用振动样品磁强计测量了各合金在低磁场(μ<,o>H=0.05T)下的M-T曲线,确定了合金的居里温度T<,c>.在居里温度附近测量了各合金在多组温度下的恒温磁化曲线,外场变化为0~1.5T,结合公式计算出材料的磁熵变.所得结果是:GdDyFe、GdDyFeNi、GdDyFeAl合金的最大磁熵变分别可达到3.94、3.5、3.76 J/(kg·K).合金的居里温度可在室温附近250~309K的范围内变化.从实用化方面考虑,此系列合金材料价格便宜,在较低磁场下有较大的磁熵变,制冷温度可在室温附近较宽的范围内变化,若考虑将此系列合金制成更为适合磁埃里克森循环的复合材料,此系列合金是可供选择的室温磁制冷材料.对纳米磁制冷材料(Gd<,0.73>Dy<,0.27>)<,0.925>Fe<,0.075>和(Gd<,0.73>Dy<,0.27>)<,0.925>(Fe<,0.5>Ni<,0.5>)<,0.075>做了初步研究,与同等条件下的块材相比,纳米材料的居里温度分别下降了16K和14K,熵变值下降了1.37J/(kg·K)和1.19J/(kg·K).经研究还发现,纳米材料的温熵曲线较块材平滑,是较块材更为适合磁埃里克森循环的室温磁制冷材料.纳米材料也可能成为良好的室温磁制冷工质.

目录

摘要

第一章 引言

1.1磁制冷材料的研究背景

1.2磁制冷材料研究的历史与现状

1.3磁制冷材料的应用前景

1.4本文的研究目的及成果

第二章 理论基础

2.1磁热效应的热力学基础

2.2室温磁制冷的埃里克森循环

2.3磁性工质的选择依据

2.4磁热效应的测量方法

2.5材料的居里温度

2.6退磁因子修正

2.7纳米磁制冷材料

第三章 实验

3.1主要实验仪器和设备

3.2主要原料及其纯度

3.3样品的制备过程

3.3.1常规块材的制备

3.3.2纳米材料的制备

3.4材料性能的测试

第四章 结果与讨论

4.1纳米材料X衍射分析

4.2材料居里温度的确定

4.2.1居里温度的确定

4.2.2合金居里温度的结果分析

4.3材料磁熵变的确定

4.4结果分析

4.4.1块材的结果分析

4.4.2纳米材料的结果分析

第五章 结论

第六章 参考文献

致谢

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