本文關(guān)鍵詞：稀土摻雜對Fe-Si-Nb-B-Cu快淬合金的結(jié)構(gòu)、磁性及磁熱效應(yīng)的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：非晶合金內(nèi)部原子排列短程有序、長程無序,具有獨(dú)特的性能特點(diǎn),其中Fe基非晶合金具有磁導(dǎo)率高、飽和磁化強(qiáng)度高和矯頑力低等優(yōu)異的軟磁性能。作為磁制冷材料的Fe基非晶合金,電阻率高、導(dǎo)熱性能好,可有效降低渦流損耗,提高磁工質(zhì)與流體的熱交換速率,同時具有居里溫度可調(diào)、磁有序轉(zhuǎn)變溫度跨度寬廣、原材料價格低廉等優(yōu)點(diǎn),從而使Fe基非晶合金成為一類潛在的近室溫磁制冷材料。Finemet型合金是最早發(fā)現(xiàn)的Fe基非晶納米晶合金,典型成分為Fe73.5Si13.5B9Cu1Nb3。本文以Fe78Si4Nb5B12Cu1合金為基礎(chǔ)成分,首先研究了輕稀土La、Pr的摻雜對合金的結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、磁性及磁熱效應(yīng)的影響。結(jié)果表明,所有合金通過熔體快淬均得到非晶結(jié)構(gòu),盡管La、Pr的摻雜對合金的非晶形成能力影響甚微,但可以有效提高合金的熱穩(wěn)定性。在1.5 T外加磁場作用下,Fe78-xPrxSi4Nb5B12Cu1(x=0,1,3,5,10)合金的最大磁熵變分別為1.38、1.38、1.72、1.49、1.36 J·kg-1K-1,小于一級相變材料的磁熵變峰值,但當(dāng)Pr摻雜量x=3時,合金的磁熵變明顯大于同磁場下的Nanoperm型合金Fe88Zr7B4Cu1(-ΔSM=1.32 J·kg-1K-1)。不同于La、Pr的摻雜效應(yīng),Ce摻雜的Fe78-xCexSi4Nb5B12Cu1(x=0,1,3,5,10)非晶合金的居里溫度和最大磁熵變值隨Ce含量增加而逐漸降低;當(dāng)x=5和10時,合金的居里溫度分別為305 K和281 K,在室溫附近。對x=1、3、5、10四個成分的合金采用3種方法復(fù)合,即簡單將帶材層狀疊加壓緊,記為Com 1#;將帶材依次疊加,帶材之間采用導(dǎo)電銀膠進(jìn)行粘結(jié),記為Com 2#;直接將帶材研磨成粉末,使其均勻混合,記為Com 3#。研究結(jié)果表明,以上復(fù)合材料的磁熵變峰更加寬泛,最大磁熵變在較大的溫度區(qū)間內(nèi)幾乎保持不變,溫度跨度達(dá)80 K(275-355 K)。在0-5 T外場下Com 1#、Com 2#和Com 3#的RC值和ΔTFWHM分別為318、317、273 J·kg-1和203、196、200 K。大的RC值和ΔTFWHM使以上Finemet型Fe基非晶合金復(fù)合材料成為潛在的適用于磁埃里克森循環(huán)的磁制冷材料。最后,本文對重稀土Gd、Dy摻雜的Fe78-xRExSi4Nb5B12Cu1(RE=Gd,Dy)合金的磁性和磁熱性能進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)合金的居里溫度隨成分變化在較大溫區(qū)連續(xù)可調(diào)。根據(jù)居里外斯定律計(jì)算,當(dāng)RE=Gd、Dy時,Fe78-xRExSi4Nb5B12Cu1(x=0,1,3,5,10)非晶合金的有效磁矩分別為4.18、6.04、3.49、3.16、3.1μB和4.18、7.14、5.24、4.42、3.8?B。合金的磁熵變值與有效磁矩呈正相關(guān),在x=1時達(dá)到最大值,在1.5 T外磁場下最大磁熵變分別為1.66和1.74 J·kg-1K-1。低廉的價格,連續(xù)可調(diào)的居里溫度及大的磁熵變使Fe78-xRExSi4Nb5B12Cu1(RE=Gd,Dy)系非晶合金作為近室溫磁制冷材料具有很好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：室溫磁制冷 居里溫度 磁熱效應(yīng) Fe基非晶合金 復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB64
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 引言11-12
• 1.2 磁制冷技術(shù)簡介12-17
• 1.2.1 磁制冷技術(shù)的基本原理12
• 1.2.2 磁制冷技術(shù)的循環(huán)過程12-13
• 1.2.3 磁制冷技術(shù)的熱力學(xué)基礎(chǔ)13-15
• 1.2.4 磁制冷材料的衡量指標(biāo)及選擇依據(jù)15
• 1.2.5 磁制冷材料的制備與測量15-17
• 1.3 磁制冷材料的發(fā)展與現(xiàn)狀17-24
• 1.3.1 晶體磁制冷材料17-20
• 1.3.2 非晶磁制冷材料20-23
• 1.3.3 磁制冷樣機(jī)的研究進(jìn)展23-24
• 1.4 本課題的研究目的及主要內(nèi)容24-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法25-31
• 2.1 樣品的制備25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)流程25-26
• 2.3 合金的結(jié)構(gòu)分析26-27
• 2.4 合金的熱穩(wěn)定性分析27
• 2.5 合金磁性能及磁熱效應(yīng)的測量27-31
• 第三章 La、Pr摻雜對Fe_(78?x)RE_xSi_4Nb_5B_(12)Cu_1快淬合金的結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性及磁熱性能的影響研究31-41
• 3.1 引言31-32
• 3.2 Fe_(78?x)RE_xSi_4Nb_5B_(12)Cu_1(RE=La, Pr)快淬合金的結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性32-33
• 3.3 Fe_(78?x)RE_xSi_4Nb_5B_(12)Cu_1(RE=La, Pr)快淬合金的磁性能和磁熱效應(yīng)33-37
• 3.4 Fe_(78?x)RE_xSi_4Nb_5B_(12)Cu_1(RE=La, Pr)快淬合金的相變特征37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第四章 Fe_(78 x)Ce_xSi_4Nb_5B_(12)Cu_1快淬合金及其復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性及磁熱性能研究41-50
• 4.1 引言41-43
• 4.2 Fe_(78 x)Ce_xSi_4Nb_5B_(12)Cu_1快淬合金的結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性43-44
• 4.3 Fe_(78 x)Ce_xSi_4Nb_5B_(12)Cu_1快淬合金的磁性能和磁熱效應(yīng)44-46
• 4.4 Fe_(78 x)Ce_xSi_4Nb_5B_(12)Cu_1復(fù)合材料的磁性能和磁熱效應(yīng)46-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第五章 Gd、Dy摻雜對Fe_(78 x)RE_xSi_4Nb_5B_(12)Cu_1快淬合金的結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性及磁熱性能的影響研究50-59
• 5.1 引言50
• 5.2 Fe_(78 x)RE_xSi_4Nb_5B_(12)Cu_1(RE=Gd, Dy)快淬合金的結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性50-52
• 5.3 Fe_(78 x)RE_xSi_4Nb_5B_(12)Cu_1(RE=Gd, Dy)快淬合金的磁性能52-55
• 5.4 Fe_(78 x)RE_xSi_4Nb_5B_(12)Cu_1(RE=Gd, Dy)快淬合金的磁熱效應(yīng)55-57
• 5.5 本章小結(jié)57-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果70-71
• 致謝71-72
• 附件72

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 陳遠(yuǎn)富,滕保華,陳云貴,涂銘旌,唐定驤;磁制冷發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢:Ⅰ磁致冷材料[J];低溫工程;2001年01期

2 李福安;松林;包黎紅;哈斯朝魯;特古斯;黃焦宏;;LaFe_(11．9-x)Co_xSi_(1．1)B_(0．2)(x=0．7，0．8，，0．9)合金的磁熱效應(yīng)[J];金屬學(xué)報(bào);2008年03期

  本文關(guān)鍵詞：稀土摻雜對Fe-Si-Nb-B-Cu快淬合金的結(jié)構(gòu)、磁性及磁熱效應(yīng)的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：369664