Gd系磁制冷工質(zhì)材料的研究.pdf

1、本文對磁制冷工質(zhì)材料GdDyFe合金系和GdSiGe合金進行研究。 在Gd中摻加Dy元素可以顯著的改善雜質(zhì)對于Gd的影響，并且該二元合金的居里溫度隨著Dy添加量的增加而降低，磁熱效應(yīng)在一定范圍內(nèi)保持。研究表明使用低純商業(yè)用Gd制備的Gd0.73Dy0.27二元合金的性能最佳，居里溫度為260.5K，1.2T磁場下的最大絕熱溫變?yōu)?.1K，與高純Gd的性能相當；以Gd0.73Dy0.27二元合金為基質(zhì)，添加Fe元素制備得到的(Gd

2、0.73Dy0.27)0.9Fe0.1合金具有優(yōu)秀的磁熱性能，居里溫度為275K，在2T外磁場變化時的最大磁熵變△SM=4.87715J/(kg×K)，2T磁場下的最大絕熱溫變△Tad=5.43002K；添加元素X=A1、B、Mn等部分替代(Gd0.73Dy0.27)0.9Fe0.1合金中的Fe得到的(Gd0.73Dy0.27)0.9(Fe0.6X0.4)0.1合金的磁熱性能會下降，其磁熵變分別為添加前的96.63％、87.78％和84

3、.57％，居里溫度在265K～281范圍內(nèi)發(fā)生變化，有利于埃里克森循環(huán)的應(yīng)用；(Gd0.73Dy0.27)0.9Fe0.1合金18m/s快淬帶居里溫度為260K，晶粒大小達到納米級別，外磁場從0～1.2T時的最大磁熵變?yōu)?.0958J/(kg×K)。快淬帶岡為細晶組織內(nèi)部存在大量的晶界，與鑄錠組織相比，居里溫度和磁熱性能都有所下降，但是快淬帶樣品的△S-T曲線更趨平坦化，使其高磁熵變溫區(qū)寬化，更適合埃里克森循環(huán)。添加元素的引入還可以使G

4、dDyFe合金的居里溫度在很大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，也有利于實用生產(chǎn)。 添加Sn元素的Gd5Si1.9Ge2Sn0.1合金利Gd5Si2Ge1.9Sn0.1合金在外磁場0～1.5T時的最大磁熵變分別為2.80531J/(kg×K)和2.863J/(kg×K)，其中Gd5Si1.9Ge2Sn0.1合金的居里溫度為290K，Gd5Si2Ge1.9Sn0.1合金的居里溫度為280K，相對于文獻記載的Gd5Si2Ge2合金的居里溫度276K來說

5、，分別提高了14K和4K，可以改善Gd5Si2Ge2合金居里溫度低的缺點，因此具有研究的意義。實驗中采用吸鑄工藝，得到的Gd5Si1.9Ge2Sn0.1合金φ5吸鑄樣品在外磁場0～1.5T時的最大磁熵變發(fā)生在295K，達到了3.3287J/(kg×K)。使用同族元素Sn替代Gd5Si2Ge2合金中的Si元素，通過吸鑄工藝米細化晶粒，可以在一定程度上保持合金的磁熱效應(yīng)，提高居里溫度的同時還可以拓展高制冷溫區(qū)，成為室溫磁制冷材料的研究方向之