《大磁卡效應化合物的居里溫度研究》是依託北京科技大學，由龍毅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大磁卡效應化合物的居里溫度研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：龍毅
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
美國宇航公司利用6種居里溫度(Tc)依次僅相差2.5度的LaFeSiH的疊加效果，使磁製冷樣機得到2005W大輸出製冷量。證實了磁製冷技術可以實用化。也表明大製冷輸出量要求每一種LaFeSiH化合物的Tc處處相同,高度均勻。另外,發現制冷機運行時還會有Tc不穩定而劈裂分解。所以磁製冷材料Tc的穩定性和一致性對磁製冷是否能實用很重要。項目研究製備過程中成分偏析引起Tc分布不均勻; 影響Tc敏感元素在包析反應中均勻擴散的關鍵因素; 建立Tc敏感元素在固態相變中動態擴散模型。研究固氣反應條件和添加元素對氫向LaFeSiH材料的間隙位置擴散的影響、一級相變材料在Tc附近經歷變溫循壞時微觀結構漸變和Tc劈裂規律、在鐵磁和順磁相同時存在時H原子在化合物中的擴散。弄清影響Tc一致性和穩定性的關鍵因素, 揭示LaFeSiH化合物的Tc和微觀組織結構的關聯,找出精確控制LaFeSiH化合物Tc的方法。
結題摘要
選擇了調節居里溫度最有效的添加元素Co替代鐵後的LaFe13-x-yCoxSiyC0.15合金來研究合金中居里溫度Tc的一致性。發現大尺寸塊體合金的Tc不均勻，合金中Co和Si元素有偏析。分析是凝固速度緩慢的緣故。Tc不均勻的塊體LaFe13-x-yCoxSiyC0.15磁熵變化最大值△S偏低。計算表明，偏低的△S是由Tc不均勻引起。結果對用添加元素來調節La(Fe,Si)13合金Tc的材料具有重要的參考價值。研究了薄帶狀La0.7Ce0.3Fe11.6-xMnxSiy的Tc和包析反應退火氣氛的關聯。發現在低於一個大氣壓的氬氣中退火，合金中的La, Ce, Si,Mn會產生揮發，造成Tc隨退火時間增加而明顯提高。測試了飽和氫化後的La0.7Ce0.3Fe11.6-xMnxSiyHmax氫化物放置在Tc附近的溫度下兩年後Tc的變化。La0.7Ce0.3Fe11.6-xMnxSiyyHmax的Tc隨放置時間的增加而降低，但是潛熱升高。這些改變和La0.7Ce0.3Fe11.6-xMnxSiyyHmax中的Mn含量沒有明顯的關聯。而Mn元素對La0.7Ce0.3Fe11.6-xMnxSiy合金的Tc調節作用在飽和氫化後不如氫化前明顯。用中子衍射首次從實驗上證明了La0.7Ce0.3Fe11.28Mn0.22Si1.5Hmax 合金中Mn原子替代Fe原子後處於96i (feii) 位置。該結果弄清楚了Mn替代鐵後在La(Fe,Mn,Si)13合金的NaZn13結構中所處的位置。製備了公斤級的La0.7Ce0.3Fe11.6-xMnxSi1.45Hmax氫化物,在1T的低磁場下得到了15J/kg.K的巨磁熵變值。La0.7Ce0.3Fe11.6-xMnxSiyHmax氫化物是目前公認最有實用價值的磁致冷材料。本項目研究結果對實際套用非常有用。最後從相形成角度統一研究了各種元素替代鐵後合金的Tc和磁性的改變。發現Cr和Ni 元素在1:13相中固溶度很低，只有微量的Cr和Ni元素可以進入 1:13 相，它們導致一級磁相變變為二級相變，△S急劇降低。合金元素 Nb在材料 LaFe11.0Nb0.5Si1.5 中形成了Fe2Nb，未進入1:13相，但降低了 1:13相中Fe含量，雖然材料依然為一級磁相變，Tc有變化。以上替代元素規律適用於鑭鐵矽合金中鐵的任何替代元素。
