磁制冷材料gd与cu、al的真空扩散焊工艺研究

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1、西华大学硕士学位论文磁制冷材料Gd和Cu、Al的真空扩散焊工艺研究材料学专业研究生：李晓慧指导教师：吴卫钆(Gd)在室温具有优良的磁热效应，同时具有良好的韧性和易加工性，是磁制冷机不可缺少的室温磁制冷材料，但磁性材料的传导电子受到磁背景的散射往往增加迁移阻力，因此传热能力往往不是很高。作为室温磁制冷材料代表的钆(Gd)由于其不良的导热性，导致磁工质在磁制冷机中工作时，不能及时将热量导出，严重影响了磁制冷机的工作效率和功率。为了更好地解决这个问题，本文采用导热性很好的铜和铝与钆复合。从理论上分析得出复合能有效的改善磁工质的换热性能，同时还能节约钆。根据复合模型推导出复合后的换热效率公式，

2、以及复合材料的组元在不同的尺寸比例下的换热效率和达到最大换热效率的最佳尺寸比例。试验选用真空扩散焊工艺，将钆和铜、铝分别进行真空扩散连接。采用正交试验的方法得出Gd．Cu的最佳扩散焊接工艺参数是600℃，压强为16MPa，保温时间120rain；Gd-Al的最佳扩散焊接工艺参数是焊接温度为600℃，保温时间30min，压强为12．1MPa。运用扫描电镜(SEV0、电子万能拉力试验机、x射线衍射仪(XRD)、显微硬度、能谱分析以及自制绝热温差测试系统等对扩散焊接后的复合材料进行性能测试，从而得出真空扩散焊连接试样的微观和宏观结构和性能。实验结果表明：扩散焊能实现钆和铜以及钆和铝两种性能差

3、异很大的材料之间的连接，并且具有一定的结合强度。这样既满足了复合成型工艺的基西华大学硕士学位论文本要求，又能很好的起到改善钆传热性能的作用。焊后的复合材料无论从宏观还是微观上来说，两种材料界面之间结合紧密，无缝隙等缺陷。x衍射结果表明，复合材料的界面上都是以单质形式存在的，没有任何金属伺化合物生成，保证了基体材料钆本身的磁性质。针对铜而言，焊后复合材料的结合强度并不是随着保温时问的增加而增加的，它存在一个峰值，即相同条件下，当保温时间为120min时，强度达到最大值，而当保温时间继续延长时，结合强度反而会下降。由于原子之间的扩散速率不一样，钆的原子体积较铝和铜大得多，因此扩散主要是铝或

4、者铜往钆中的扩散，反之则很难进行。铜和铝的量比钆少，同时铜是抗磁物质，铝虽然是顺磁物质，但是顺磁物质和抗磁物质所激发的附加磁场都是十分微弱的，对钆的磁化影响不大，所以它们的加入并没有降低钆的磁热效应。相反，在不同条件下，都不同程度的改善了磁热效应，提高了钆的居里温度，使其更接近室温，更适用于室温磁制冷机工作。本试验具有一定的探索性和创新性。试验的成功为室温磁制冷机制作高换热系数的磁制冷材料提供一种有效的方法。关键词：室温磁制冷材料，钆，铜，铝，扩散焊，复合，结合强度Ⅱ西华大学硕士学位论文Studyonvacuumdiffusionbondingtechniquebetweenmagne

5、ticrefrigerantmaterialGdandCu、灿．Majorin：MaterialsciencePostgraduate：LiXiao-huiSupervisor：WuWeiGdexhibitsgiantmagnetocaloriceffectatroomtemperatures．Perfecttoughnessandworkabilitymakesittobeoneofthemostimportantmagneticrefrigerantmaterialsatroomtemperature．Itwaswidelyusedinmagneticrefrigerators．T

6、hevalenceelectronsalescatteredbymagnetisminmagneticmaterials，SOthattheresistancetothemigrationofvalenceelectronsaleusuallylligh．AsaresulLtheheat-transfercapabilityofmagneticmaterialsispoorincommon．Itcan’texchangetheheatwiththefluidintimewhenGdusedasamagneticrefrigerantwhilethemagneticrefrigerato

7、rswasworking．So，thisdrawbackaffectstheavailabilityandpowerofmagneticrefrigerantmachines．Inordertosolvetheproblemofpoorheatconductorpreferably,thispaperdiscusseshowtojoinmetalswithhighheatconductivity,namelyCuorA1，withGd．Firs