【摘要】：NaZn_(13)型結(jié)構(gòu)的LaFe_(13-x)Si_x合金由于具有磁熱效應(yīng)高、居里溫度可調(diào)和成本低等優(yōu)點(diǎn)而最具潛力。針對(duì)普通LaFeSi磁體退火時(shí)間長和致密化難的不足,本文首先通過熔體快淬技術(shù)制備了LaFeSi合金薄帶,后經(jīng)放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備塊狀LaFeSi磁體,重點(diǎn)研究了低熔點(diǎn)晶間相添加對(duì)磁體微觀結(jié)構(gòu)和磁熱效應(yīng)的影響,主要內(nèi)容如下:首先,通過電弧熔煉、熔體快淬及后續(xù)熱處理制備出了具有大磁熵變和磁滯損耗小的LaFe_(11.85)Si_(1.15)合金薄帶。研究了不同熱處理工藝對(duì)合金物相組成、微觀結(jié)構(gòu)演變、磁熵變、居里溫度及巡游電子變磁轉(zhuǎn)變的影響。研究發(fā)現(xiàn),不同退火時(shí)間對(duì)合金的1:13相含量和磁熱效應(yīng)影響顯著,退火10 h所制薄帶的1:13相含量最高,磁熵變最大,其在0-5 T磁場變化下的最大磁熵變和制冷能力分別為20.54J?kg~(-1)?K~(-1)和417.21 J?kg~(-1),且具有明顯的磁場誘導(dǎo)的巡游電子變磁轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。退火時(shí)間較短不利于1:13相的形成,而過長則會(huì)促使1:13相分解。其次,基于LaFe_(11.85)Si_(1.15)合金薄帶,通過在放電等離子燒結(jié)過程中添加低熔點(diǎn)LaAl相,成功制備出了性能優(yōu)異的LaFeSi/LaAl磁體,重點(diǎn)研究了不同LaAl添加量和熱處理工藝對(duì)磁體微觀結(jié)構(gòu)和磁熱效應(yīng)的影響。研究發(fā)現(xiàn),適量的LaAl添加能促進(jìn)包晶反應(yīng)的進(jìn)行,獲得具有較高1:13相含量的La Fe Si磁體。同時(shí)由于Al對(duì)包晶反應(yīng)的不利影響,過量LaAl合金的添加并不利于1:13相的形成。其中,5 wt.%的LaAl添加量最有利于1:13相的形成。熱處理工藝研究表明,1050℃/8h和1050℃/10 h退火條件均能制得具有優(yōu)異磁熱性能的La Fe Si磁體。對(duì)于LaAl添加量為5 wt.%的SPS LaFeSi磁體,其在0-5 T磁場變化下的最大磁熵變和制冷能力分別可達(dá)18.07 J?kg~(-1)?K~(-1)和327.55 J?kg~(-1)。燒結(jié)磁體中居里溫度T_C的變化由Fe-Al原子間的反鐵磁相互作用和Fe-Fe原子間的鐵磁相互作用的共同作用所致。最后,基于具有高Si含量的LaFe_(11.3)Si_(1.7)和LaAl快淬合金粉末,通過放電等離子燒結(jié)技術(shù)將其制備成LaFeSi/LaAl磁體。研究發(fā)現(xiàn),低熔點(diǎn)LaAl相的添加有效地促進(jìn)了1:13相的形成,獲得了具有較高1:13相含量的磁體。熱處理工藝研究結(jié)果表明,退火時(shí)間的增加會(huì)促使磁體的相變性質(zhì)由一級(jí)相變向二級(jí)相變過渡,因此燒結(jié)磁體的磁熵變雖然差異很大,但其制冷能力卻因磁熵變曲線峰的拓寬而沒有明顯的降低。其中,1000℃/6 h退火條件下,LaFe_(11.3)Si_(1.7)/LaAl磁體的磁熵變最大,為12.40 J?kg~(-1)?K~(-1),而退火10 h的磁體的制冷能力最大,為318.40 J?kg~(-1)。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG132;TB64
【圖文】：

士學(xué)位論文 第一熵變的改變，同時(shí)伴隨著自身的吸放熱過程。如圖 1-1 所示，磁性材料經(jīng)外加磁場而發(fā)生磁化，磁矩會(huì)沿著磁化方向有序，磁熵減小，系統(tǒng)的溫度升高，向外界放出熱量；當(dāng)在絕熱磁場的退磁過程中，磁矩又會(huì)變得雜亂無序，磁有序度降低溫度降低，向外界吸收熱量，通過期間的吸放熱來達(dá)到制冷

的相大多以固相、液相和氣相存在。液體和氣體通常只有一個(gè)相（除液動(dòng)性液氦外）。而固體由于存在不同的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，其物理性質(zhì)會(huì)有差異體可以存在不同的相。當(dāng)固相在變化的溫度、壓力、磁場或電場等熱力條件下不穩(wěn)定時(shí)，其組織或結(jié)構(gòu)會(huì)向更穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，這種不同相狀轉(zhuǎn)變即固態(tài)相變[7]。按相變熱力學(xué)的研究可將其分為：1）結(jié)構(gòu)變化，如氏體相變、熔化和多晶型轉(zhuǎn)變等；2）化學(xué)成分的變化，如固溶體的脫溶3）有序度的變化，如鐵磁-順磁的磁性轉(zhuǎn)變等[7]。發(fā)生固態(tài)相變時(shí)，雖然相變前后熱力學(xué)勢變化連續(xù)，但體積、熵、焓和力學(xué)勢的各階導(dǎo)數(shù)變化不連續(xù)。因此根據(jù)這種情況將相變分為一級(jí)相變變等。如圖 1-2 所示，一級(jí)相變即相變前后，兩相的自由能和熱力學(xué)勢相力學(xué)勢的一階偏微商不相等，如多晶型相變、凝固等；而二級(jí)相變則是兩相的自由能和熱力學(xué)勢相等，熱力學(xué)勢的一級(jí)偏微商也相等，但二級(jí)相等，如部分有序無序轉(zhuǎn)變、鐵磁轉(zhuǎn)變等[7]。其相關(guān)的自由能、體積和如圖 1-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 傅斌;韓潔;王超倫;;Effect of proportion change of aluminum and silicon on magnetic entropy change and magnetic properties in La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(11.5)Al_(1.5-x)Si_x compounds[J];Journal of Rare Earths;2017年07期

2 王利剛;特古斯;;球磨制備的La(Fe_(1-x)Co_x)_(11.2)Si_(1.8)化合物的相形成和磁熱效應(yīng)（英文）[J];稀有金屬材料與工程;2016年11期

3 鄭新奇;沈俊;胡鳳霞;孫繼榮;沈保根;;磁熱效應(yīng)材料的研究進(jìn)展[J];物理學(xué)報(bào);2016年21期

4 韓寧;馬春偉;侯雪玲;徐培全;賈涵浩;薛允;;C摻雜對(duì)La-Fe-Si合金中NaZn_(13)型相形成及磁熱性能的影響[J];材料導(dǎo)報(bào);2016年08期

5 王利剛;特古斯;;NaZn_(13)型La(Fe,Si)_(13)磁制冷材料的研究進(jìn)展[J];稀土;2015年01期

6 陳湘;陳云貴;肖定全;唐永柏;;Phase, microstructure, and magnetocaloric effect of the large disc LaFe_(11.6)Si_(1.4) alloy[J];Journal of Rare Earths;2015年02期

7 吳云飛;葉榮昌;龍毅;孫松;;快淬帶粉末冶金法制備塊狀La(Fe,Co,Si)_(13)磁制冷材料[J];稀有金屬材料與工程;2014年04期

8 劉翠蘭;黃焦宏;程娟;閆宏偉;金培育;鄧沅;岳明;張久興;;熱處理工藝對(duì)粉末燒結(jié)樣品La(Fe_(11.2)Co_(0.7)Si_(1.1))B_(0.25)磁熱效應(yīng)的影響[J];稀土;2012年03期

9 武清;黃焦宏;劉翠蘭;閆宏偉;鄧沅;程娟;;粉末冶金法制備La(Fe_(11.05)Co_(0.85)Si_(1.1))B_(0.25)化合物的磁熱效應(yīng)[J];稀有金屬;2011年03期

10 崔玉亭;游素琴;武亮;馬勇;孔春陽;楊曉紅;潘復(fù)生;;Ni_(46)Mn_(35)Ga_(19)單晶大的磁熵變和磁控形狀記憶效應(yīng)(英文)[J];稀有金屬材料與工程;2010年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 沈俊;NaZn_（13）型和Ce_6Ni_2Si_3型稀土—過渡族化合物及尖晶石結(jié)構(gòu)CdCr_2S_4的磁性和磁熱效應(yīng)[D];河北工業(yè)大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張林;不同方法制備MnNiGe基合金塊體及條帶磁相變調(diào)控及其磁熱性質(zhì)研究[D];南昌航空大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2739598