MnFePGe室溫磁制冷材料的制備及磁熱性能研究.pdf

1、近年來,室溫磁制冷技術(shù)因其高效節(jié)能、綠色環(huán)保等特點而受到廣泛的關(guān)注。與之相應,作為制冷工質(zhì)的各種新型室溫磁致冷材料的開發(fā)與研究也成為磁性材料研究領(lǐng)域的熱點。其中MnFePGe化合物是一種頗具競爭力的新型室溫磁致冷材料,它同時具有原料成本低、磁熱效應大、無毒無害等諸多優(yōu)點,具有良好的應用前景。然而作為一種亞穩(wěn)態(tài)化合物,這種材料目前只能通過長達上百小時的球磨、擴散燒結(jié)和退火處理的方法制備,從而嚴重的影響了材料的實用化發(fā)展。據(jù)此,本論文研究了

2、采用短時、高效的放電等離子燒結(jié)技術(shù)合成MnFePGe化合物的新方法,并且對所制備的系列材料的磁熱性能進行了研究。 首先,采用機械合金化和放電等離子燒結(jié)的方法,合成了成分為Mn1.1Fe0.9P0.8Ge0.2的合金。系統(tǒng)研究了球磨和SPS燒結(jié)工藝對合金的的影響,分析了其晶體結(jié)構(gòu)、微結(jié)構(gòu),通過優(yōu)化工藝獲得了具有良好單相性的Mn1.1Fe0.9P0.8Ge0.2合金。磁熱性能研究發(fā)現(xiàn)合金的居里溫度為251K,在5T的外磁場下,樣品對

3、應的最大磁熵變達到-61.8J/kg·K,為國際領(lǐng)先水平。在此基礎(chǔ)上,采用相同的技術(shù)路線合成了成分為Mn1.1Fe0.9P1-xGex (x=0.20～0.24)的系列合金樣品,所制備的樣品均具有良好的單相性。說明上述工藝路線是一種合成MnFePGe化合物的有效途徑。 隨后,采用機械混合和放電燒結(jié)的方法,合成了成分為Mn1.1Fe0.9P0.8Ge0.2的合金。系統(tǒng)研究了球磨和SPS燒結(jié)工藝對合金的晶體結(jié)構(gòu)、微結(jié)構(gòu)的影響,通過優(yōu)

4、化工藝獲得了氧化物含量較低的Mn1.1Fe0.9P0.8Ge0.2合金,但發(fā)現(xiàn)采用這種方法制備合金成分均勻性相對較差,顯微組織中存在少量富鍺相。磁性能研究發(fā)現(xiàn)合金的居里溫度為180K,5T外場下對應的最大磁熵變僅有-13.7J/kg·K,說明化合物的磁熱性能對其成分的不均勻性十分敏感。采用相同的技術(shù)路線合成了成分為Mn1.1Fe0.9P1-xGex的系列合金樣品,所制備的樣品均存在少量雜相。說明上述工藝路線是在合成單相性良好的MnFeP