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《南京理工大学》 2009年
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类钙钛矿型锰氧化物的制备、组织与性能研究

徐彩萍  
【摘要】: 掺杂的类钙钛矿型锰氧化物由于其复杂的电磁特性,在很多领域都有着广泛的应用。作为磁制冷材料,该类材料的优点在于居里点可调,价格相对便宜,化学性能稳定,电阻率大,且有几种类钙钛矿型化合物的磁热效应比同等条件下Gd的磁熵变大,若能较好地解决将居里点调高到室温时磁熵变不大幅下降的问题,则应用前景广阔。本文主要研究了烧结温度及碱土金属元素Sr和Ca的添加对类钙钛矿型锰氧化物的结构、组织与性能的影响规律,以获得居里温度(Tc)在室温附近,低场作用下有较大磁熵变(⊿SM)的试样。 通过调整成分及烧结温度,获得了Tc在室温附近,较低外加磁场作用下能获得较大⊿SM的类钙钛矿型锰氧化物材料。1723K下烧结后的试样La_(0.825)Sr_(0.15)Ca_(0.025)MnO_3能获得钙钛矿单相,孔隙率低,晶粒尺寸大小均匀,Tc为280K,在1.5T外场作用下的⊿SM可高达3.29J·kg~(-1).K~(-1);1723K下烧结后的试样La_(0.8)Ca_(0.025)Sr_(0.175)MnO_3能获得钙钛矿单相,孔隙率低,晶粒尺寸大小均匀,Tc为305K,在1.5T外场作用下的⊿SM可达到2.48J·kg~(-1)·K~(-1)。 碱土金属元素Sr和Ca的添加对材料的结构、组织、性能有较大的影响。Sr的加入会减缓烧结过程的进行,随着Sr含量的增加,试样孔隙率增大,晶粒尺寸减小;Mn-O-Mn键角变大,Mn-O键长变短,晶格畸变程度减小,Tc升高,⊿SM上升。Ca的加入促进了烧结过程的进行,使得晶粒尺寸增大:Ca部分替代La以后,Mn-O-Mn键角变大,Mn-O键长变长,Tc升高,⊿SM增大;Ca部分替代Sr以后,Mn-O-Mn键角变小,Mn-O键长变短,Tc下降,⊿SM减小;Ca同时替代La和Sr以后,Mn-O-Mn键角变大,Mn-O键长变短,Tc升高,⊿SM减小。 烧结温度是材料制备工艺中较重要的参数,通过实验发现其对试样的结构、组织、性能的影响并不成单调趋势,不同成分的试样受烧结温度影响的规律不相同,烧结温度与成分这两种因素相互作用,共同影响着试样的相组成与晶体结构、微观组织形貌、居里温度以及磁熵变。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O611.3

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