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1、..第7卷第2期化学进展Vol7No219956,年月PROGRESSINCHEMISTRYJune1995稀土材料的磁热效应及其应用李卓棠吴佩芳(上海科技大学材料系上海201800)。综述了磁热效应E)摘要本文介绍了稀土金属及其合金的磁热效应(MC的热力学、理论测量MCE的实验方法、稀二金属及其合金的MCE研究结果以及磁热材料在磁致冷器方面的应月。关键词磁热效应稀二材料磁致冷MagnetoealoricEffectofRareEarthMaterialsandTheirAPPlicationsL
2、:Zh,`otang:2Peingw了山epartentoateras,ananverstyo(I〕mfMilshghiuiif’,Se一eneeandleehnologyShanghai201800)’-Abstraetleagnetoeaorieeeetorareeartetasanteiraoys15introhmlff(MCE)fhmldhllueeresent.-ddintheppaperThediseussionofthermodynamietheoryofthemagnetoealo
3、rieef,,feettheexperimentalmethodsofmeasuringtheMCEthereportedresultsofMCEinsomesanra·rareearthmetaldtheiralloysandtheipplieationsinmagnetierefrigeratorsarereviewedKeywordsmagnetoealorieeffeet;rareearthmaterials;magnetierefrigeration一、引言。,早在10多年以前warb盯
4、g首先观察到金属铁在外磁场中的热效应仁门本世纪以来改变顺磁的磁化状态能引起可逆温度变化的现象已开始应用于获得超低温。如1933年iGau-。gue和Macl)ougal以顺磁盐为工作物质用绝热退磁法成功地获得了IK以下的超低温2j[,将磁性材料在外磁场变化时所发生的热效应称之为磁热效应(magnetoealorieeffeerMCE)亦称磁卡(路里)效应。,。众所周知70年代以前利用磁热效应是获得mK级温度的主要方法1976年Brown匡一首先将磁致冷的温度范围扩展到室温附近。与普通的气体冷冻相比
5、,由于固体磁体的密度要比目前常用的致冷剂密度大得多,可使磁致冷机极为紧凑,同时没有气体在高压驱动下的那:收稿1994年8月第2期李卓棠等稀上材料的磁热效应及其应用,.种振动及噪音其商业前景非常诱人。所以最近10年来对高于4ZK,特另lJ是在室温附近的磁致冷材料的研究及应用得到一r重视。对磁性材料施加磁场会使它们发热。换言之,如保持它们的温度不变,则有热量放出;反之,去除磁场它们会变冷,若保持材料温度不变,可从周围环境吸收热量。从热力学上来说,,。磁热效应是通过一个外力(磁场)使磁嫡发生改变从而进一
6、步形成一个温度变化众所周知,、磁各向异性和磁致伸缩,稀土磁体比铁基磁体具有更高的饱和磁化强度具有独特的磁,。结构和磁相转变在外磁场作用下会产生很大的磁嫡变由于在居里温度’,cI处材料的磁结,。,构发生突变反映出的磁热效应最为明显一些稀土磁体的居里温度恰恰在室温附近所以`一成。目前所研究的磁热材料基本上集中在稀土金属及其合金和金属间化合物〔二、磁热效应的热力学理论基础,。,为了解释所观察到的磁热现象提出过许多模型与理论如在低温范围内用自旋波理论可较好地描述铁磁体和反铁磁体中磁化、ME〔73。C和比热
7、等参数与温度的依赖关系在某eor“一9。些情况下标度理论s(cahgnthy)可用来描述磁性材料在转变点附近的MCE〔口相比之,`。。下还是热力学方法最成熟〔二本文仅对该理论进行简介B、T、P,如磁性材料在磁场为温度为压力为的体系中其热力学性质可用吉布斯能G,,。:(TBP)来描述体系的内部参数可由吉布斯微分得到_、,、羌、气了Z山ù9、Z1.,,尸1嫡抓I,廿’j)-一又万少氏,,M(T。p)()T,P磁化强度一纂,,T二(二。二)一()二体积霏(3),:表征MCE的主要参量是嫡其全微分为ds一
8、()。,;d了,+()二,;d二+()二。d:雾纂纂(4)、恒磁场,:在恒压条件下可很方便地去定义比热,,,~r书6,尸沪一l又)(5)场万和体:热膨胀系数Vl刁V、1,、’,,一韶a”`(7BP)`又)T,“(6)三万坛-一丽护:从方程(1)与(2)可得(竺,()。,尸、豁(7)刁召一,、、在绝热过程中ds-O将方程(5)(6)(7)代入方程(4)得.,、,,、,B尸,,_C刁Mdl又尸daVdl’十二不几万一=U(8)dI。,M,,实际上方程(8)中三项分别代表电子嫡变△S磁嫡
