(La,R)(Fe,T,Si)13Hx合金的制備和磁熱效應(yīng)的研究.pdf

1、NaZn13型立方結(jié)構(gòu)的La(FeSi)13系列化合物吸氫后居里溫度橫跨室溫，具有大的磁熱效應(yīng)，且價(jià)格低廉、環(huán)境友好，有望成為優(yōu)良磁制冷材料。本文研究了(La，R)(Fe，T，Si)13Hx合金及其氫化物的制備和磁熱效應(yīng)。以廉價(jià)低純?cè)鲜褂萌蹮挿ㄖ苽淞薒a0.5Pr0.5Fe11.4Si1.6合金，La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2合金，LaFe11.9-xCoxSi1.1B0.2(x=0.4，0.5，0.6)系列合金和

2、LaFe11.39Mn0.35Si1.26Bx(x=0，0.1，0.2)系列合金，在低溫低壓下系統(tǒng)的研究了吸氫工藝，利用X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、差示掃描量熱儀(DSC)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)等分別研究了合金的結(jié)構(gòu)、磁性和磁熱效應(yīng)。
　　La0.5Pr0.5Fe11.4Si1.6合金通過(guò)高頻懸浮爐熔煉500g后在氬氣保護(hù)下高溫1150℃退火100小時(shí)后得到，在不同吸氫條件:溫度280℃、時(shí)間5h時(shí)分別

3、在壓強(qiáng)0.1MPa、0.15MPa下吸氫和在溫度280℃、壓強(qiáng)0.15MPa時(shí)分別吸氫3h、5h后，發(fā)現(xiàn)吸氫條件溫度為280℃、壓強(qiáng)為0.15Mpa，并保持5h后的氫化物居里溫度提高了140K，且保持大的磁熵變，在0-1.5T外磁場(chǎng)下均為20.80J/kgK。通過(guò)測(cè)量該氫化物不同處樣品磁熱效應(yīng)知，該合金吸氫非常均勻。利用DSC測(cè)量該氫化物的質(zhì)量比隨溫度的變化關(guān)系可知，該氫化物氫含量大約為1.7。該氫化物在室溫?cái)R置0d，180d，210d

4、后發(fā)現(xiàn)，該氫化物的磁熱效應(yīng)隨著擱置的時(shí)間有所降低，居里溫度分別為325K，322K，317K，最大磁熵變?cè)?-1.5T外磁場(chǎng)下分別為20.80J/kgK,19.4J/kgK,18.6J/kgK。
　　La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2合金由中頻感應(yīng)爐熔煉7kg后在氬氣保護(hù)下高溫1200℃退火16小時(shí)后得到;在溫度為280℃、壓強(qiáng)為0.15Mpa，并保持5h，研究La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2Hx

5、氫化物的穩(wěn)定性發(fā)現(xiàn)該合金的穩(wěn)定性非常好。結(jié)果表明氫化物L(fēng)a0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2Hx的晶格常數(shù)a從合金的1.2295nm增大到1.2491nm、而居里溫度Tc由合金的198K增至325K，提高了127K。在0-1.5T外磁場(chǎng)下合金La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2與氫化物L(fēng)a0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2Hx最大磁熵變均為9.1J/kgK。而且該氫化物在室溫下擱置190d后仍保持其

6、原有的性能。
　　La(FeSi)13基合金中加入少量間隙原子B后用Co、Mn替代Fe使用高頻感應(yīng)爐熔煉LaFe11.9-xCoxSi1.1B0.2(x=0.4，0.5，0.6)系列合金和LaFe11.39Mn0.35S1.26Bx(x=0，0.1，0.2)系列合金，并吸氫發(fā)現(xiàn)，用Co替代Fe后，居里溫度由吸氫前分別為231K，248K，260K，吸氫后分別為378K，389K，391K。最大磁熵變吸氫前分別為9.8J/kgK，8

7、.5J/kgK，6.0J/kgK，吸氫后分別為7.9J/kgK，6.6J/kgK，1.3J/kgK，氫化物居里溫度與室溫比較略高。
　　用Mn替代Fe之后居里溫度在室溫附近，LaFe11.39Mn0.35Si1.26Bx(x=0，0.1，0.2)系列合金的居里溫度吸氫前分別為140K，145K，148K，吸氫后分別為278K，279K，281K。磁熵變吸氫前分別為7.2J/kgK，7.1J/kgK，4.4J/kgK。吸氫后分別為6