磁制冷技術(shù)是以磁性材料作為制冷工質(zhì)并且應(yīng)用磁性材料的磁熱效應(yīng)內(nèi)稟屬性達到制冷目的。磁制冷技術(shù)選取具有較大磁熱效應(yīng)的固態(tài)材料作為工質(zhì),因此相較于氣體壓縮式制冷,磁制冷技術(shù)具有制冷效率高、節(jié)能環(huán)保、制冷機體積小等優(yōu)勢。MnFeP_1-xAs_x型化合物是一種磁學(xué)性能優(yōu)良、制備工藝簡單、成本低廉且具有巨磁熱效應(yīng)的磁制冷材料,但其中As元素有劇毒,因此通常在研究過程中使用無毒的Si和Ge完全取代As,形成（MnFe）₂（P,Si,Ge）型化合物。在化合物中添加B元素還可以進一步優(yōu)化材料的磁學(xué)性能。對于材料的制備方式來講,通常采用球磨-燒結(jié)法、快淬法、熔煉鑄錠法等制備（MnFe）₂（P,Si,Ge,B）型化合物,但制備樣品的實驗周期普遍較長、能耗高,所得樣品的致密度低。因此,本文采用具有升溫速度快、燒結(jié)時間短和燒結(jié)溫度低等優(yōu)點的放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備（MnFe）₂（P,Si,Ge,B）型化合物,研究燒結(jié)壓力、燒結(jié)溫度和保溫時間對材料微觀結(jié)構(gòu)與磁性能的影響規(guī)律。此外,本文還分別研究了在化合物中... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

磁熱效應(yīng)循環(huán)示意圖[0]

- 9 -磁制冷材料的制備方式有很多，諸如燒結(jié)法、熔煉鑄錠法、快淬法、SPS 法等[50,51]。對于 MnFe(P,Si,Ge)化合物常見的制備方法是將球磨法與熱處理相結(jié)合，D.T.CamThanh[21]等人采用球磨 200h并將材料燒結(jié)至 1100℃后在 650℃條件下保溫 50h，制備得到 MnFeP0.67Si0.22Ge0.11合金的 TC=270K ，熱滯 △Thys=22K ， 0-2T 磁場時的-△ST=14J/kgK。此外，熔煉鑄錠也是一種常見的材料制備工藝，J.W. Lai[6]等人采用鑄錠法制備出 Mn1.15Fe0.85P0.55Si0.45合金后將錠子在 1423K 的環(huán)境溫度中熱處理 80h，材料的熱滯達到 41.7K，可以看出，燒結(jié)方法與鑄錠熱處理方法的實驗周期比較長并且材料的熱滯都非常大。X. Chen[51]等人利用快淬方法制備了 Mn1.1Fe0.9P0.75Ge0.25合金對其在 1223K 溫度下分別進行熱處理 3、9 和 15h，對應(yīng)材料在 5T 磁場時的最大磁熵變-△ST=7.7、25.0 和 21.9J/kg K，因此采用熔體快淬法并適當(dāng)縮短熱處理時間，也可制備出具有較大磁熱效應(yīng)的化合物。但快淬薄帶的質(zhì)地松脆，并不能充當(dāng)工質(zhì)實際應(yīng)用

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文實驗具體的燒結(jié)工藝參數(shù)是：燒結(jié)壓力在 10~50MPa 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，燒結(jié)溫度范圍是 700~900℃，保溫時間范圍 5~30min，燒結(jié)系統(tǒng)的真空度 8Pa。圖 2.3 是放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)設(shè)備的整體外觀圖。放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)的基本原理圖如圖 2.4 所示，在系統(tǒng)中的上下兩極之間通有脈沖電流，其中一部分脈沖電流通過燒結(jié)模具的壓頭組件直接傳導(dǎo)至待燒結(jié)的粉體，粉末顆粒受到脈沖電流的作用其表面開始活化并產(chǎn)生熱量。此外，另一部分的脈沖電流會傳導(dǎo)至模具套筒，對模具起到加熱作用，模具對包裹在其內(nèi)部的粉體傳熱。在兩方面?zhèn)鳠岱绞焦餐饔孟�，待燒結(jié)的粉體溫度開始升高，逐漸收縮并產(chǎn)生密度，粉體的收縮過程將持續(xù)至燒結(jié)結(jié)束。燒結(jié)壓力通過上、下兩極在燒結(jié)過程中對材料施加，壓力亦可保持至燒結(jié)過程結(jié)束。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]元素替代對MnFeP0.77Ge0.23化合物磁性與磁熱效應(yīng)的影響[D]. 鮑迪.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 2017
[2]Mn-Fe-P-Si系合金的結(jié)構(gòu)、相變和磁熱效應(yīng)研究[D]. 朱忠仁.華南理工大學(xué) 2015
[3]Fe-Mn-Si基復(fù)合型室溫磁制冷工質(zhì)研究[D]. 哈斯朝魯.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 2012
[4]Gd基固溶體與稀土—過渡金屬非晶條帶的制備、磁性及磁熱效應(yīng)[D]. 唐鵬飛.華南理工大學(xué) 2011
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