發(fā)布時間：2020-07-03 11:26

【摘要】：NaZn_(13)型結構的LaFe_(13-x)Si_x合金由于具有磁熱效應高、居里溫度可調和成本低等優(yōu)點而最具潛力。針對普通LaFeSi磁體退火時間長和致密化難的不足,本文首先通過熔體快淬技術制備了LaFeSi合金薄帶,后經放電等離子燒結技術制備塊狀LaFeSi磁體,重點研究了低熔點晶間相添加對磁體微觀結構和磁熱效應的影響,主要內容如下: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合金物相組成、微觀結構演變、磁熵變、居里溫度及巡游電子變磁轉變的影響。研究發(fā)現(xiàn),不同退火時間對合金的1:13相含量和磁熱效應影響顯著,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的巡游電子變磁轉變現(xiàn)象。退火時間較短不利于1:13相的形成,而過長則會促使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過程中添加低熔點LaAl相,成功制備出了性能優(yōu)異的LaFeSi/LaAl磁體,重點研究了不同LaAl添加量和熱處理工藝對磁體微觀結構和磁熱效應的影響。研究發(fā)現(xiàn),適量的LaAl添加能促進包晶反應的進行,獲得具有較高1:13相含量的La Fe Si磁體。同時由于Al對包晶反應的不利影響,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18.07 J?kg~(-1)?K~(-1)和327.55 J?kg~(-1)。燒結磁體中居里溫度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技術將其制備成LaFeSi/LaAl磁體。研究發(fā)現(xiàn),低熔點LaAl相的添加有效地促進了1:13相的形成,獲得了具有較高1:13相含量的磁體。熱處理工藝研究結果表明,退火時間的增加會促使磁體的相變性質由一級相變向二級相變過渡,因此燒結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)。
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG132;TB64
【圖文】：

士學位論文 第一熵變的改變，同時伴隨著自身的吸放熱過程。如圖 1-1 所示，磁性材料經外加磁場而發(fā)生磁化，磁矩會沿著磁化方向有序，磁熵減小，系統(tǒng)的溫度升高，向外界放出熱量；當在絕熱磁場的退磁過程中，磁矩又會變得雜亂無序，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相（除液動性液氦外）。而固體由于存在不同的點陣結構，其物理性質會有差異體可以存在不同的相。當固相在變化的溫度、壓力、磁場或電場等熱力條件下不穩(wěn)定時，其組織或結構會向更穩(wěn)定的狀態(tài)轉變，這種不同相狀轉變即固態(tài)相變[7]。按相變熱力學的研究可將其分為：1）結構變化，如氏體相變、熔化和多晶型轉變等；2）化學成分的變化，如固溶體的脫溶3）有序度的變化，如鐵磁-順磁的磁性轉變等[7]。發(fā)生固態(tài)相變時，雖然相變前后熱力學勢變化連續(xù)，但體積、熵、焓和力學勢的各階導數(shù)變化不連續(xù)。因此根據(jù)這種情況將相變分為一級相變變等。如圖 1-2 所示，一級相變即相變前后，兩相的自由能和熱力學勢相力學勢的一階偏微商不相等，如多晶型相變、凝固等；而二級相變則是兩相的自由能和熱力學勢相等，熱力學勢的一級偏微商也相等，但二級相等，如部分有序無序轉變、鐵磁轉變等[7]。其相關的自由能、體積和如圖 1-3 所示。

【參考文獻】

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本文編號：2739598