LaFe11.5Si1.5Bx和La10Fe81-xZr9Bx系列合金的非晶形成、磁学性质和磁热效应

摘要

本文系统研究了LaFe11.5Si1.5Bx(x=0.1，0.2，0.3，0.4，0.5)、La10Fe81-xZr9Bx(x=0，1，2，3，5，6，7，8，9，10，15)系列非晶的制备工艺和磁学性能。采用电弧熔炼技术将La、Fe、Si、Zr、Fe4B分别熔炼成LaFe11.5Si1.5Bx(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)、La10Fe81-xZr9Bx(x=0,1,2,3,5，6，7，8，9，10，15)系列母合金，然后进行单辊快淬法制备成条带样品。利用X-射线衍射(XRD)进行物相和晶体结构分析；利用振动样品磁强计(VSM)等手段分别研究了条带合金磁性和磁热效应；个别样品采用差动分析(DSC)研究材料的玻璃态转变温度初始晶化温度等。研究结果表明：
　　 ⑴对LaFe11.5Si1.5Bx(x=0.1，0.2，0.3，0.4，0.5)合金系，采用单辊快淬法制备薄带样品，经XRD分析显示合金系为共晶相，有α-Fe析出，仍有部分非晶相。磁性测量结果显示与XRD一致性，合金快淬薄带第二相较高，显示铁磁性。根据热力学Maxwell关系，从等温磁化数据确定了该系列化合物的磁熵变，结果表明该系列合金的磁热效应不大，但制冷温区较大。
　　 ⑵采用不同的甩带速度(辊面线速度40m/s，50m/s)制备了La10Fe81-xZr9Bx(x=0，1，2，3，5，6，7，8，9，10，15)。随着B含量的增加合金的熔点逐步升高，制备非晶条带的困难度逐步增加。XRD显示x＜3时快淬薄带为非晶态。磁性测量显示非晶合金的居里温度出现反复性变化。等温磁化(M-T)曲线显示该系列合金经历二级相变。在外加磁场变化为0-1.5T时，x=0样品的等温磁熵变为0.83Jkg-1K-1，此值为同场条件下金属Gd的1/4;x=2样品的磁熵变约为0.42Jkg-1K-1。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 磁制冷材料的研究背景

1.2 磁热效应的概念及其热力学描述

1.2.1 磁热效应的概念

1.2.2 磁热效应的热力学描述

1.3 磁制冷循环

1.4 磁制冷材料研究概况

1.4.1 高温区（77K以上含室温）磁制冷材料的研究进展概述

1.5 非晶态磁性材料概述

1.5.1 非晶软磁合金材料产业发展历程和现状

1.5.2 非晶态合金的形成

1.5.3 铁基非晶合金磁热效应的研究近况

1.5.4 非晶态磁性材料在磁制冷研究方面所面临的问题

1.6 选题思路及研究进展

1.6.1 选题思路

1.6.2 本文的研究内容

参考文献：

第二章 实验仪器和实验方法

2.1 主要实验仪器和设备

2.2 单辊快淬法简介

2.3 主要原料及其纯度

2.4 样品的制备过程

2.4.1 利用电弧熔炼的方法制备样品的过程

2.4.2 利用真空甩带技术制备非晶薄带的过程

2.5 材料结构与性能的测试

2.5.1 样品结构的确定

2.5.2 磁热效应测量及磁熵变计算

参考文献：

第三章 LaFe11.5Si1.5Bx系列合金的非晶形成和磁学性质

3.1 引言

3.2 LaFe11.5Si1.5Bx系列合金的结构、非晶形成和磁学性质

本章小结

参考文献

第四章 La10Fe81-xZr9Bx系列化合物的结构、磁性和磁熵变

4.1 引言

4.2 La10Fe81-xZr9Bx系列化合物的结构、磁性和磁熵变

4.2.1 La10Fe81-xZr9Bx系列化合物的结构、磁性和磁熵变

本章小结

参考文献

攻读硕士学位期间对仪器内元件的改进与应用

发表论文

致谢