NaZn_（13）型和Ce_6Ni_2Si_3型稀土—过渡族化合物及尖晶石结构CdCr_2S_4的磁性和磁热

题名:NaZn_（13）型和Ce_6Ni_2Si_3型稀土—过渡族化合物及尖晶石结构CdCr_2S_4的磁性和磁热
效应
作者:沈俊
学位授予单位:河北工业大学
关键词:NaZn_(13)型LaFeSi基化合物;; Ce_6Ni_2Si_3型RCoSi化合物;;尖晶石结构CdCr_2S_4基化
合物;;磁性;;磁热效应;;磁熵变;;磁损耗;;制冷能力
摘要:
 与气体压缩制冷技术相比,室温磁制冷技术具有绿色环保、高效节能等优点,具有广泛的应
用前景。磁制冷技术的应用取决于能Rare earth magnets否获得高效的磁制冷材料,这是近年来国际上非常关注的热点
问题。本文系统研究了NaZn_(13)型和Ce_6Ni_2Si_3型结构稀土-过渡族化合物和尖晶石结构
CdCr_2S_4的磁性和磁热效应,得到的主要结果有:
 1、利用Maxwell关系计算了La_(1-x)R_x
Fe_(11.5)Si_(1.5) (R = Ce, Pr, Nd)化合物的熵变。分析表明,在铁磁-顺磁两相共存的一级相变
材料中,在相变温度附近磁场诱导只能使顺磁相发生变磁转变对熵变有贡献,若直接利用Maxwell关
系计算熵变,会严重高估体系实际的熵变值。
 2、在La_(1-x)R_x Fe_(11.5)Si_(1.5) (R
= Ce, Pr, Nd)化合物中,用稀土R替代La会导致居里温度降低,变磁转变明显增强,在产生磁损耗的
同时也导致磁熵变的显著增加。而Si替代Fe导致居里温度增加,使化合物由一级相变转变为二级相
变,导致磁熵变降低的同时使磁损耗减小。
 3、在La_(1-y)Pr_yFe_(11.5-x)Co_xSi_(1.5)化合物
中,Co的替代可使居里温度TC调节到室温。Co的替代或C的间隙都强烈抑制温度和磁场诱导的变磁转http://www.chinamagnets.biz/faq.php
变,实现磁化强度随温度和磁场的完全可逆变化。获得了具有大磁熵变、零磁损耗和高制冷能力的
室温大磁热效应材料。
 4、系统分析了Co或Si替代Fe、稀土( R = Pr和Nd )替代La以及引入间
隙原子碳对LaFe_(13-x)Si_x化合物磁热效应的影响,明确了磁熵变随居里温度的变化规律。结果表
明,通过R和Co的同时替代,在保证得到大磁熵变的同时又可调节居里温度到室温,是获得室温大磁热
效应的有效途径。
 5、发现Gd6Co2Si3在0-5 T磁场变化下的室温最大磁熵变为6.3 J/kg K,
而最大制冷能力达到RC1 = 503 J/kg和RC2 = 430 J/kg。其制冷能力明显比某些一级相变室温大磁
熵变材料要大,甚至与稀土金属Gd的制冷能力相当。
 6、通过等温磁化强度和比热测量,研究了二
级相变CdCr_2S_4基化合物的磁性和磁热效应。在具有巨磁容效应的铁磁性与铁电性共存的尖晶石
CdCr_2S_4体系中,发现了大的磁热效应。
学位年度:2009