mnfepge室温磁制冷材料的制备及磁热性能研究

《mnfepge室温磁制冷材料的制备及磁热性能研究》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、摘要近年来，室温磁制冷技术因其高效节能、绿色环保等特点而受到广泛的关注。与之相应，作为制冷工质的各种新型室温磁致冷材料的开发与研究也成为磁性材料研究领域的热点。其中MnFePGe化合物是一种颇具竞争力的新型室温磁致冷材料，它同时具有原料成本低、磁热效应大、无毒无害等诸多优点，具有良好的应用前景。然而作为一种亚稳态化合物，这种材料目前只能通过长达上百小时的球磨、扩散烧结和退火处理的方法制备，从而严重的影响了材料的实用化发展。据此，本论文研究了采用短时、高效的放电等离子烧结技术合成MnFePGe化合物的新方法，并且对所制备的系列材料的磁热性能进行了研究。首先，采用机械合金化和放

2、电等离子烧结的方法，合成了成分为Mnl．1Feo．9Po．8Geo．2的合金。系统研究了球磨和SPS烧结工艺对合金的的影响，分析了其晶体结构、微结构，通过优化工艺获得了具有良好单相性的Mnl．1Feo．9Po．8Geo．2合金。磁热性能研究发现合金的居里温度为251K，在5T的外磁场下，样品对应的最大磁熵变达到．61．8J／kg·K，为国际领先水平。在此基础上，采用相同的技术路线合成了成分为Mnl．1Feo．9PI．xGex(x=0．20～0．24)的系列合金样品，所制备的样品均具有良好的单相性。说明上述工艺路线是一种合成MnFePGe化合物的有效途径。随后，采用机械混合和

3、放电烧结的方法，合成了成分为Mnl．1Feo．9Po，8Geo．2的合金。系统研究了球磨和SPS烧结工艺对合金的晶体结构、微结构的影响，通过优化工艺获得了氧化物含量较低的Mnl．1Feo．9Po．8Geo．2合金，但发现采用这种方法制备合金成分均匀性相对较差，显微组织中存在少量富锗相。磁性能研究发现合金的居里温度为180K，5T外场下对应的最大磁熵变仅有一13．7J／kg·K，说明化合物的磁热性能对其成分的不均匀性十分敏感。采用相同的技术路线合成了成分为Mnl．1Feo9P1．xGex的系列合金样品，所制备的样品均存在少量杂相。说明上述工艺路线是在合成单相性良好的MnFeP

4、Ge化合物方面尚存在不足。关键词室温磁致冷材料；机械合金化：放电等离子烧结；磁热效应；磁熵变ABSTRACTABSTRACTRecently,roomtemperaturemagneticrefrigerationtechniquehasdrawntremendousattentionduetoitsgoodenergyefficiencyandenvironmentamity．Asaresult,manynewmaterials谢血largemagneto—caloriceffect(MCE)，especiallyaroundroomtemperature，havebee

5、ndevelopedandbroadlyinvestigated．Asoneofthemostpromisingcandidate，MnFePGecompoundpossessesmanypracticaladvantagessuchasgiantMCE，lowfabricationcost，andnontoxiccomposition．Asameta-stablecompound,however,MnFePGeCannowonlybemadebyhi曲energyballmilling，subsequentdiffusivesintering，andfinalanneal

6、ingprocess，whichgoesthroughaslongasOVerahundredhours．Suchsophisticatedprocesshasbecomeachokepointinthepracticalapplicationofthecompound．Inpresentstudy,ashort—termpreparationroutefortheMnFePGecompoundbyusingSparkPlasmaSinteringtechnique(SPS)hasbeendeveloped；structuralandmagneto-caloricprope

7、rtiesoftheresultantcompoundWasinvestigated．First,Mill．iFe0．9P0．sGe0．2alloyWaspreparedbymechanicalalloying(MA)andsubsequentSPStechnique．EffectofprocessingconditionsoncrystalstructureandmicrostructureofthealloyWasinvestigated．Underoptimalprocessingconditions，ane