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《Cu掺杂对（Mn%2CFe）2（P%2CSi）化合物磁热和力学性能的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、学校代码：10135论文分类号：0469学号：20154014005研究生类别：全日制硕士学位论文Cu掺杂对(Mn,Fe)2(P,Si)化合物磁热和力学性能的影响EffectofCuDopingonMagnetocaloricandMechanicalPropertiesof(Mn,Fe)2(P,Si)Compounds学科门类：理学一级学科：物理学学科、专业：凝聚态物理研究方向：磁性材料申请人姓名：哈木图特古斯教授指导教师姓名：哈斯朝鲁老师二〇一八年六月三日内蒙古师范大学硕士学位论文内蒙古师范大学硕士学位论文中文摘要磁制冷技术是有望替代统气体压缩制冷技术的制冷技术之
2、一。磁制冷材料的研究作为磁制冷技术的重要环节，近年来有了很大的突破,其中Mn-Fe基合金材料具有巨磁热效应，原料价格低廉，制备工艺简单等诸多优点。但在磁制冷样机实验过程中，人们发现Mn-Fe基合金材料自身脆性引起的机械性能较差，易粉末化，不利于循环应用。本文主要研究了不同工艺掺杂Cu对(Mn,Fe)2(P,Si)化合物的磁热性能和机械性能的影响。具体工作和结论如下：用高能球磨和固态烧结法制备出Mn1.28Fe0.67-xCuxP0.48Si0.52（x=0,0.5,0.10,0.15,0.20）系列化合物，并研究了其物相结构，磁热效应及机械性能。该系列化合物的主相为F
3、e2P型六角结构，空间群为P-62m，随着Cu含量的增加逐渐出现Fe3Si、Fe5Si3杂相。EXAFS分析结果表明，Cu在3f晶位部分替代Fe原子。化合物的居里温度随Cu含量的增加而逐渐降低，从x=0时的255K降低至x=0.15时的182K，当x=0.20时化合物已经基本失去铁磁性。随Cu含量增加热滞变大，从x=0时的2K降低至x=0.15时的6K，饱和磁化强度变小。x从0加到0.05和0.10时化合物的最大等温磁熵变降低，而x=0.15时磁熵变又回升。机械性能方面，当Cu含量x=0，220.20时，抗压强度值分别为239.3MPa，381.6MPa；维氏硬度分别
4、为715.79N/μm和594.10N/μm。抗压强度与维氏硬度随化合物Cu含量的变化呈现相反的规律，说明化合物的脆性降低，而塑性提高。用不同质量比的Cu粘接已烧结成相的化合物Mn1.28Fe0.67P0.48Si0.52。粘接样品中Mn1.28Fe0.67P0.48Si0.52化合物的主相结构仍为Fe2P型六角结构，化合物与Cu的质量比达到10:4时出现少量(Mn,Fe)5Si3相。XRD，SEM和EDS分析结果表明，粘接样品中Cu以单质存在，少量Cu与Mn形成固溶体。粘结后样品的饱和磁化强度无明显变化，热滞增大，居里温度先降低后增大。无Cu掺杂，化合物与Cu的质量
5、比10:1和10:5时居里温度分别为237K，193K和228K。居里温度的升高和热滞的增大是由于主相中Mn的缺失，进而发生Mn/Fe比例变化所致。粘接样品的最大等温磁熵变有逐渐降低的趋势，化合物与Cu的质量比10:1和10:5时最大等温磁熵变分别为9.1J/kgK和4.3J/kgK，但粘接样品的等温磁熵变曲线半峰宽逐渐变大，这对材料的工作温区有着积极的意义。粘结样品的维氏硬度随Cu含量的增加逐渐降低，抗压强度的变化则与其相反。无掺杂和Mn1.28Fe0.67P0.48Si0.52:Cu=10:5时抗压强度分别为492MPa和239MPa，机械性能内蒙古师范大学硕士学
6、位论文显著提高。根据第一个实验中Mn1.28Fe0.67-xCuxP0.48Si0.52化合物在x=0.15时出现异常的变化现象，制备了Mn1.8-yFeyCu0.15P0.48Si0.52（y=0.52,0.53,0.54,0.55,0.56）。该系列化合物的主相为Fe2P型六角结构，伴有少量(Mn,Fe)5Si3，并随着Fe含量的增加而增多。居里温度随Fe含量逐渐升高，热滞增大。Fe原子和Mn原子在原胞中分别主要占3f和3g晶位，(Mn,Fe)2(P,Si)化合物的铁磁性主要依赖于Mn(3g)和Fe(3f)原子的铁磁耦合。Mn:Fe大于1时部分3f被Mn原子占据，
7、削弱化合物的铁磁性，当Fe的含量逐渐增多时铁磁性增强，居里温度升高。y=0.52,0.53,0.54,0.55和0.56时化合物的最大等温磁熵变分别为4.2J/kgK，5.1J/kgK，4.9J/kgK，4.9J/kgK，4.6J/kgK。维氏硬度和抗压强度无明显变化，说明Fe的含量对机械性能的影响不大。关键字：磁制冷，(Mn,Fe)2(P,Si)化合物，磁热效应，居里温度，机械性能内蒙古师范大学硕士学位论文ABSTRACTMagneticrefrigerationisapromisingtechnology,whichisexpectedtoadv
