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《东北大学》 2017年
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稀土钴基三元金属间化合物材料磁性和磁热效应研究

孟令健  
【摘要】:磁制冷技术被认为是未来非常具有发展潜力的新型制冷技术之一。相比与传统的气体压缩制冷技术,磁制冷技术有诸多的优点,例如高效环保,可靠性高等等。其中磁性材料所具备的磁热效应是磁制冷技术的基础,磁热效应通常可由等温磁熵变(ΔSm)或绝热温变(ΔTad)来表征。在磁制冷的研究中,寻找具有大磁热效应的磁制冷材料被认为是最主要的研究任务。本文利用电弧熔炼结合高温退火的方法成功制备了单相多晶的RECoC_2(RE=Gd,Ho,Er),RECoC(RE=Gd,Tb,Er)和RE2CoA13(RE = Gd,Tb,Dy,Ho)三种金属间化合物,并对其结构、磁特性以及磁热效应进行了系统的研究,取得以下研究成果。RECoC_2(RE=Gd,Ho,Er)金属间化合物为CeNiC_2型结构,空间群为Amm2。随着温度的升高RECoC_2(RE=Gd,Ho,Er)经历铁磁到顺磁的二级磁结构相变,居里温度分别为15 K,11 K,14 K,计算得到的有效磁矩与稀土离子理论磁矩接近。RECoC_2(RE=Gd,Ho,Er)在外加磁场为0-5T下熵变的最大值-ΔSMmax分别为28.4J/kg K,15.6J/kg,17.2J/kgK,且没有明显的滞后现象出现,这对于磁制冷材料的实际应用具有重要的意义。此外,RECoC_2(RE=Gd,Ho,Er)在外加磁场为0-5T下相对制冷能力(RCP)分别为566J/kg,242J/kg,378J/kg,制冷能力(RC)分别为 369J/kg,183J/kg,243J/kg。RECoC(RE=Gd,Tb,Er)均为YCoC型结构,空间群为P4/mmm。随着温度的升高RECoC(RE=Gd,Tb)经历铁磁到顺磁的二级磁结构相变,居里温度分别为14 K,22 K;ErCoC存在反铁磁到顺磁的磁结构相变,奈尔温度为10 K,并且随着磁场的变化发生具有一级相变特征的反铁磁到铁磁的变磁性转变。计算得到在外加磁场为0-5T下RECoC(RE=Gd,Tb,Er)熵变的最大值-ΔSMmax分别为32.0 J/kgK,16.5 J/kgK,18.7J/kgK,相对制冷能力(RCP)分别为 567 J/kg,470 J/kg,371J/kg,制冷能力(RC)分别为 415J/kg,363J/kg,289J/kg。RE_2CoA1_3(RE=Gd,Tb,Dy,Ho)均为 MgCu_2 型结构,空间群为 Fd-3m,晶格常数a分别为7.708,7.688,7.629,7.626 A。随着温度的升高RE_2CoAl_3(RE=Gd,Tb,Dy,Ho)经历铁磁到顺磁的二级磁结构相变,居里温度分别为70K,47 K,33 K,20 K。计算得到在外加磁场为0-5 T下RE_2CoAl_3(RE=Gd,Tb,Dy,Ho)熵变的最大值-ΔSMmax分别为 13.2 J/kg K,8.6 J/kgK,7.7 J/kgK,14.1 J/kgK,此外伴随着较大的熵变值并没有滞后现象的出现,这对于磁制冷材料的实际应用具有重要的意义。相对制冷能力(RCP)分别为602J/kg,368J/kg,340J/kg,382 J/kg,制冷能力(RC)分别为 450J/kg,285J/kg,268J/kg,294J/kg。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB64

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【参考文献】
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