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La(Fe_xSi_(1-x))_(13)及Gd_5Si_2Ge_(2-x)Fe_x合金组织结构与磁制冷性能的研究

方之颢  
【摘要】: 近年来发展的磁制冷技术以其环保、节能等优点受到了广泛关注,已经有替代气体压缩制冷的趋势。磁制冷技术中的一个关键问题是在不同温度区间找到具有较大磁热效应的磁制冷材料。 已有的研究结果表明,La(Fe_xSi_(1-x))_(13)及Gd_5Si_2Ge_(2-x)Fe_x在不同温区是较为理想的磁制冷工质材料。本实验通过X射线衍射分析、SEM观察、EDS分析、M-T和M-H曲线的测量,研究了La(Fe_xSi_(1-x))_(13)及Gd_5Si_2Ge_(2-x)Fe_x系列合金不同成分的组织结构和磁制冷性能。 结果表明,在La(Fe_xSi_(1-x))_(13) (x=0.88,0.89,0.90,0.91,0.92)系列合金中,随着Fe含量的增加条状组织有所减少;在Gd_5Si_2Ge_(2-x)Fe_x(x=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1)系列合金中,随着Fe含量的增加晶界变得更为明显。对Gd_5Si_2Ge_(2-x)Fe_x(x=0.25, 0.5, 0.75, 1)进行了微区成分分析,结果表明Fe对Ge的替代主要在晶界发生偏聚。 实验测得了La(Fe_xSi_(1-x))_(13) (x=0.88,0.89,0.90,0.91,0.92)的居里温度,Fe含量的增加使得居里温度有所下降;选取适当温度测定了La(Fe_xSi_(1-x))_(13) (x=0.88,0.89,0.90,0.91)系列合金样品的M-H曲线,并计算了合金的最大磁熵变。结果表明当x=0.90时在居里温度附近188K处有最大磁熵变26.75J/(kg·K);实验测得了Gd_5Si_2Ge_(2-x)Fe_x(x=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1)系列合金的居里温度,Fe对Ge的替代使得居里温度上升;选取适当温度测定了Gd_5Si_2Ge_(2-x)Fe_x(x=0, 0.25, 0.5, 0.75)系列合金样品的M-H曲线,并计算了合金的最大磁熵变,结果表明Fe对Ge的替代虽然能提高居里温度,但同时导致最大磁熵变下降。


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